Σε ένα σύστημα εικονικής μνήμης, ένα λειτουργικό σύστημα είναι υπεύθυνο για την κατανομή και τη διαχείριση της μνήμης. Αντιστοιχίζει δυναμικά τις διευθύνσεις φυσικής μνήμης σε διευθύνσεις εικονικής μνήμης, παρέχοντας μια αφαίρεση της διαχείρισης της μνήμης για τις διαδικασίες του χρήστη. Το λειτουργικό σύστημα διαχειρίζεται την κατανομή σελίδων ή τμημάτων μνήμης σε διεργασίες όταν τη χρειάζονται και όταν η μνήμη σπανίζει μπορεί να ανακυκλώνει σελίδες από το παρασκήνιο ή τις αχρησιμοποίητες διεργασίες σε ενεργές διεργασίες. Αυτός ο μηχανισμός επιτρέπει σε πολλά προγράμματα να εκτελούνται ταυτόχρονα και με ασφάλεια μοιράζοντας τη διαθέσιμη φυσική μνήμη.