Obično se virtualizacija sustava odnosi na jednu od dvije stvari; virtualizacija računalnog sustava ili virtualizacija operacijskog sustava. Virtualizacija računala usredotočuje se na korištenje softvera za stvaranje virtualnog računalnog sustava. Virtualizacija operacijskog sustava stvara virtualne instance operativnog okruženja. Te se instance često pokreću na drugim sustavima ili izvoze u virtualni računalni sustav. U oba slučaja, tehnologija se usredotočuje na stvaranje softvera koji oponaša hardverski računalni sustav.
Tehnologija virtualizacije postoji od 60-ih godina prošlog stoljeća. U ranim danima, računala su koristila softver za oponašanje strojnih operacija i stvaranje resursa niske razine, poput memorije. Ovi rani virtualni programi bili su sputani relativno malom snagom računala tog doba. Tek kasnih 90-ih virtualni sustavi počeli su se stvarno razvijati. Povećanje računalne snage, pristup brzom prijenosu podataka i široka upotreba višejezgrenih procesora omogućili su da potpuna virtualizacija sustava postane stvarnost.
Virtualni računalni sustav može biti bilo što, od poslužitelja do stolne radne stanice. U bilo kojem obliku, računalni sustav radi na sličan način – jedno hardversko računalo pokreće program koji učinkovito dijeli sustav na više dijelova. Svaki dio ima instaliran ili virtualno povezan s operativnim sustavom koji potpuno funkcionira. Cjelokupni program nadzire svaki od pojedinačnih dijelova, ali izvan toga, svaki odjeljak radi kao neovisni stroj.
Što se tada događa ovisi o namjeni virtualiziranog stroja. Virtualni poslužitelj djeluje isto kao i normalan poslužitelj. Na njega se povezuju druga računala i sustavi, često čak i ne znajući da sustav nije ‘stvaran’. Sustav virtualne radne površine obično će se povezati s udaljenom radnom stanicom koja je posebno opremljena za upravljanje virtualnim radnim prostorom. Radnoj površini će se moći pristupiti s bilo kojeg unaprijed određenog mjesta, dopuštajući radniku pristup svom osobnom računalu s više mjesta.
Virtualizacija operacijskog sustava uključuje virtualne poslužitelje ili stolna računala koji se povezuju s jednom verzijom operacijskog sustava i stvaraju virtualnu kopiju na vrhu njihovog virtualnog programa. U ovom slučaju, korisnik bi sjeo na svoju stanicu i spojio se na virtualni poslužitelj koji bi se zauzvrat povezao s virtualnom verzijom operativnog sustava i poslao je korisniku. Drugi uobičajeni razlog za virtualizaciju operacijskog sustava je u hosting okruženjima. Kada računalo djeluje kao internetski host, ono sadrži račune mnogih korisnika na jednom sustavu. Svaki od ovih korisnika zahtijeva potpuni pristup sustavima koje pruža operativni sustav, ali ne i resursima drugih računa – stvaranjem virtualnog operativnog sustava za sustav u cjelini, računi mogu pristupiti onome što im je potrebno bez narušavanja sigurnosti ostali računi.