In einem virtuellen Speichersystem ist ein Betriebssystem für die Zuweisung und Verwaltung von Speicher verantwortlich. Es ordnet die physischen Speicheradressen dynamisch auf virtuelle Speicheradressen zu und liefert eine Abstraktion des Speichermanagements für Benutzerprozesse. Das Betriebssystem verwaltet die Zuweisung von Speicherseiten oder -segmenten zu Prozessen, wenn sie es benötigen, und wenn das Speicher knapp wird, kann es Seiten vom Hintergrund oder nicht verwendeten Prozessen zu aktiven Prozessen recyceln. Dieser Mechanismus ermöglicht es mehreren Programmen, den verfügbaren physischen Speicher gleichzeitig und sicher zu teilen.