Potpuna virtualizacija je proces u kojem se cijeli računalni sustav pretvara u softversku konstrukciju. Ova konstrukcija djeluje kao originalni hardver u svakom pogledu. Softver koji je dizajniran za hardver instalirat će se na konstrukciju kao da je to stvarno računalo, a zatim će se pokrenuti uz malo ili nimalo usporavanja. Korištenje potpune virtualizacije ima nekoliko namjena, kao što je testiranje softvera u virtualnom okruženju ili proširenje korisnosti jednog računala ili poslužitelja putem virtualnih operacijskih sustava. Dok je djelomična virtualizacija vrlo česta, potpuna je relativno rijetka.
Da bi bila potpuna virtualizacija, cijeli hardverski sustav treba se transformirati u softver. Svaka radnja i nijansa izvornog hardvera treba prijeći na virtualni sustav. Budući da je ovo tako velik pothvat, a neki proizvođači sustava poduzimaju korake da ga obeshrabre, potpuna virtualizacija je pomalo rijetka. Mnogo je češće pronaći djelomičnu virtualizaciju, gdje su prisutni svi potrebni bitovi sustava, ali fizički hardverski sustav obrađuje većinu proračuna i funkcija niske razine.
Na stroju za potpunu virtualizaciju, softver emulira izvorni stroj tako blisko da će se bilo koji program instalirati u softver bez konverzije ili dodatnih koraka. Virtualno sučelje oponaša hardver postavljen na takav stupanj da će softver raditi točno na isti način na koji radi na prirodnom sustavu. Uz djelomičnu virtualizaciju, gotovo uvijek postoji kašnjenje instaliranih programa jer se naredbe premještaju između emuliranog i stvarnog hardvera.
Postoji nekoliko razloga zašto je potpuna virtualizacija glavni računalni cilj. Kada su stroj i njegov operativni sustav u potpunosti virtualizirani, moguće ga je poslužiti pojedinačnim korisnicima kao potpuno okruženje radne površine. Korisnici ga mogu koristiti točno onako kako žele, mijenjajući bilo koju postavku ili instalirajući bilo koji program. Ako se pojavi problem, administratori mogu jednostavno izbrisati korisnikov specifični virtualni segment i zatim mu dati novi čisti.
Isto tako, izolirani hardverski/softverski sustav u okruženju pune virtualizacije potpuno je odvojen od stvarnog strojnog hardvera. To znači da korisnik, bez obzira što može učiniti, nikada zapravo neće komunicirati s fizičkim hardverom. To znači da destruktivne radnje korisnika, bilo namjerno ili slučajno, manje štete stvarnom sustavu.
Posljednji zajednički cilj je najtehničkiji. Budući da softverski sustav nije ograničen stvarnim hardverom prisutnim u sustavu, virtualni hardver se može podesiti da poboljša performanse u odnosu na izvorni stroj. Suvišan ili nepotreban hardver može biti uklonjen. Postojeći hardver može imati promijenjene parametre kako bi djelovao na načine koji su bili nemogući za izvorni hardver. To omogućuje sustavu da radi s vršnom učinkovitošću, što je gotovo nemoguće za stvarni hardverski sustav.