Memória virtual é uma técnica sofisticada e poderosa de gerência de memória, onde as memórias principais e secundárias são combinadas, dando ao usuário a ilusão de existir um memória muito maior.

O conceito de memória virtual está baseado em desvincular o endereçamento feito pelo programa dos endereços físicos da memória principal. Assim os programas e suas estruturas de dados deixam de estar limitados ao tamanho da memória física disponível.

Mesmo com o aumento da eficiência da multiprogramação e, particularmente, da gerência de memória, muitas vezes um programa não podia ser executado por falta de uma partição livre disponível. A técnica de swapping veio tentar resolver o problema de insuficiência de memória para todos os usuários.

Paginação (paging) é a técnica de gerência de memória onde o espaço de endereçamento virtual e o espaço de endereçamento real são divididos em blocos do mesmo tamanho, chamados páginas. As páginas no espaço virtual são denominadas páginas virtuais, enquanto as páginas no espaço real são chamadas de páginas reais ou frames.

O mecanismo de memória virtual apesar de seus problemas, introduz uma grande vantagem. Sempre que um processo faz referência a uma de suas páginas e esta não se encontra na memória (page fault), exige do sistema operacional pelo menos uma operação de E/S, e sempre que possível não deve ser evitada.