Zazwyczaj wirtualizacja systemu odnosi się do jednej z dwóch rzeczy; wirtualizacja systemu komputerowego lub wirtualizacja systemu operacyjnego. Wirtualizacja komputerów skupia się na wykorzystaniu oprogramowania do tworzenia wirtualnego systemu komputerowego. Wirtualizacja systemu operacyjnego to tworzenie wirtualnych instancji środowiska operacyjnego. Te instancje często działają na innych systemach lub są eksportowane do wirtualnego systemu komputerowego. W obu przypadkach technologia koncentruje się na tworzeniu oprogramowania, które emuluje sprzętowy system komputerowy.
Technologia wirtualizacji istnieje od lat 60-tych. Na początku komputery wykorzystywały oprogramowanie do emulacji operacji maszynowych i tworzenia zasobów niskiego poziomu, takich jak pamięć. Te wczesne wirtualne programy były utrudnione przez stosunkowo niską moc komputerów tamtej epoki. Dopiero pod koniec lat 90. systemy wirtualne zaczęły naprawdę wystartować. Wzrost mocy obliczeniowej, dostęp do szybkiego transferu danych oraz szerokie zastosowanie procesorów wielordzeniowych pozwoliły na urzeczywistnienie pełnej wirtualizacji systemu.
Wirtualny system komputerowy może być wszystkim, od serwera do stacji roboczej. W dowolnej formie system komputerowy działa w podobny sposób — pojedynczy komputer sprzętowy uruchamia program, który skutecznie dzieli system na wiele części. Każda część ma zainstalowany lub wirtualnie podłączony do niej w pełni działający system operacyjny. Cały program nadzoruje każdą z poszczególnych części, ale poza tym każda sekcja działa jako niezależna maszyna.
To, co się wtedy stanie, zależy od przeznaczenia maszyny zwirtualizowanej. Serwer wirtualny działa jak normalny serwer. Inne komputery i systemy łączą się z nim, często nawet nie wiedząc, że system nie jest „prawdziwy”. System pulpitu wirtualnego zazwyczaj łączy się ze zdalną stacją roboczą, która jest specjalnie wyposażona do obsługi wirtualnego obszaru roboczego. Pulpit będzie dostępny z dowolnego wcześniej wyznaczonego miejsca, dzięki czemu pracownik będzie miał dostęp do swojego indywidualnego komputera z wielu miejsc.
Wirtualizacja systemu operacyjnego obejmuje wirtualne serwery lub komputery stacjonarne łączące się z pojedynczą wersją systemu operacyjnego i tworzące wirtualną kopię na wierzchu ich wirtualnego programu. W takim przypadku użytkownik siadałby na swojej stacji i łączył się z wirtualnym serwerem, który z kolei łączyłby się z wirtualną wersją systemu operacyjnego i wysyłał go do użytkownika. Innym częstym powodem wirtualizacji systemu operacyjnego są środowiska hostingowe. Gdy komputer działa jako host internetowy, zawiera konta wielu użytkowników w jednym systemie. Każdy z tych użytkowników wymaga pełnego dostępu do systemów zapewnianych przez system operacyjny, ale nie do zasobów pozostałych kont — tworząc wirtualny system operacyjny dla systemu jako całości, konta mogą uzyskać dostęp do tego, czego potrzebują, bez naruszania bezpieczeństwa pozostałe rachunki.