Računalniški podatki so shranjeni na diskih in polprevodniških medijih in so na voljo v dneh, mesecih ali letih. V majhnih sistemih, kot je osebni računalnik, je CPU in en ali dva trda diska. Ko disk odpove ali zmanjka prostora, je treba ročno dodati drug disk in podatke namestiti na ta disk. V velikih sistemih je lahko na stotine diskov in sistemov za digitalno shranjevanje, zapletenost upravljanja informacij pa se znatno poveča. Virtualizacija pomnilnika je združevanje pomnilniških naprav tako, da se brezhibno zdi, da je ena velika pomnilniška naprava.
V preprostem sistemu vedno, ko mora program dostopati do datoteke, zahteva operacijski sistem. Operacijski sistem to preslika na določeno lokacijo na disku. Če ima disk, recimo, 10 gigabajtov kapacitete, potem disk ne more obdelati podatkov, ki presegajo to velikost. Pri virtualizaciji pomnilnika se zahteva za prostor, večji od velikosti diska, samodejno preusmeri v zakulisje na drug disk.
Virtualizacijo pomnilnika lahko upravljate s strojno ali programsko opremo ali kombinacijo obeh. Ima številne prednosti. Podatki se lahko v zakulisju premikajo iz ene naprave v drugo napravo, medtem ko sistem izvaja zahteve, zahteva pa se samodejno usmeri na novo lokacijo. Ko je treba dodati ali odstraniti pomnilniško napravo, je to mogoče storiti, ne da bi porušili sistem. To poveča dostopnost sistema za končne uporabnike.
Z virtualizacijo pomnilnika je mogoče informacije inteligentno upravljati; na primer podatke, do katerih se manj pogosto dostopa, lahko premaknete v počasnejšo napravo. Izkoriščenost prostora za shranjevanje bi se lahko izboljšala. Vsaka pomnilniška naprava sama po sebi ima lahko neizkoriščen prostor, vendar je ta neizkoriščen prostor morda premajhen, da bi ga lahko uporabili za eno samo datoteko, ki jo želi shraniti operacijski sistem. Z virtualizacijo pomnilnika se neizkoriščen prostor na več napravah samodejno “akumulira”, ker se deli datoteke lahko shranijo na ločenih napravah.
Fizična skupina pomnilniških naprav je z vidika operacijskega sistema videti kot ena sama naprava. Posledično operacijskemu sistemu ni treba spremljati več naprav in načinov dostopa do njih. Posledično je mogoče nemoteno uporabljati pomnilniške naprave več proizvajalcev, če podpirajo virtualizacijo pomnilnika. Za zaščito pred izgubo podatkov se podatki pogosto replicirajo. Takšna replikacija je tudi gladko obravnavana.
Virtualizacija pomnilnika tako zagotavlja sistemu pomnilnik, ki ga potrebuje, ne da bi se zapletel v omejitve posameznih naprav. Seveda je zdaj velika količina informacij virtualizirana. Zelo pomembno je, da se te informacije shranijo na način, ki je odporen proti napakam, običajno s shranjevanjem na več lokacijah.