Običajno se virtualizacija sistema nanaša na eno od dveh stvari; virtualizacija računalniškega sistema ali virtualizacija operacijskega sistema. Virtualizacija računalnikov se osredotoča na uporabo programske opreme za ustvarjanje navideznega računalniškega sistema. Virtualizacija operacijskega sistema ustvarja navidezne primerke operacijskega okolja. Ti primerki se pogosto izvajajo nad drugimi sistemi ali izvozijo v navidezni računalniški sistem. V obeh primerih se tehnologija osredotoča na ustvarjanje programske opreme, ki posnema strojni računalniški sistem.
Tehnologija virtualizacije je prisotna že od 60. let prejšnjega stoletja. V zgodnjih dneh so računalniki uporabljali programsko opremo za posnemanje operacij stroja in ustvarjanje virov na nizki ravni, kot je pomnilnik. Te zgodnje virtualne programe je ovirala razmeroma nizka moč računalnikov tistega obdobja. Šele v poznih 90. letih so se virtualni sistemi začeli zares razvijati. Povečanje računalniške moči, dostop do hitrega prenosa podatkov in široka uporaba večjedrnih procesorjev so omogočili popolno virtualizacijo sistema.
Navidezni računalniški sistem je lahko kar koli, od strežnika do namizne delovne postaje. V kakršni koli obliki računalniški sistem deluje na podoben način – en sam računalnik strojne opreme izvaja program, ki učinkovito razdeli sistem na več delov. Vsak del ima nameščen ali praktično povezan z njim popolnoma delujoč operacijski sistem. Celoten program nadzoruje vsakega od posameznih delov, zunaj tega pa vsak odsek deluje kot neodvisen stroj.
Kaj se potem zgodi, je odvisno od namena virtualiziranega stroja. Navidezni strežnik deluje tako kot običajen strežnik. Drugi računalniki in sistemi se povezujejo z njim, pogosto ne da bi vedeli, da sistem ni »resničen«. Sistem navideznega namizja se običajno poveže z oddaljeno delovno postajo, ki je posebej opremljena za upravljanje navideznega delovnega prostora. Namizje bo dostopno s katere koli vnaprej določene lokacije, kar bo delavcu omogočilo dostop do svojega osebnega računalnika z več mest.
Virtualizacija operacijskega sistema vključuje navidezne strežnike ali namizne računalnike, ki se povežejo z eno različico operacijskega sistema in ustvarijo navidezno kopijo na vrhu svojega virtualnega programa. V tem primeru bi se uporabnik usedel na svojo postajo in se povezal z virtualnim strežnikom, ki bi se nato povezal z virtualno različico operacijskega sistema in jo poslal uporabniku. Drug pogost razlog za virtualizacijo operacijskega sistema je v gostiteljskih okoljih. Ko računalnik deluje kot internetni gostitelj, vsebuje račune številnih uporabnikov v enem sistemu. Vsak od teh uporabnikov zahteva popoln dostop do sistemov, ki jih zagotavlja operacijski sistem, ne pa tudi virov drugih računov – z ustvarjanjem virtualnega operacijskega sistema za sistem kot celoto lahko računi dostopajo do tistega, kar potrebujejo, ne da bi pri tem ogrozili varnost druge račune.