Virtuelt minne er en minnebehandlingsteknikk som lar en datamaskin kjøre programmer og få tilgang til data som er større enn mengden fysisk minne som er tilgjengelig på systemet. Det fungerer ved å lage et virtuelt adresserom for hver prosess, som er et sammenhengende område med adresser som prosessen kan bruke. Dette virtuelle adresserommet blir deretter tilordnet det fysiske minnet til systemet, slik at når en prosess får tilgang til en virtuell adresse, oversetter minnestyringsenheten (MMU) til CPU den virtuelle adressen til en fysisk adresse.

Virtuelt minne er muliggjort ved bruk av en personsøkingsmekanisme. Sider er minneblokker med fast størrelse, vanligvis 4 kilobyte (KB) eller større, og hver virtuell adresse er delt inn i et sidetall og en forskyvning på siden. Når en prosess får tilgang til en virtuell adresse, sjekker MMU for å se om siden som inneholder den adressen er i fysisk minne. Hvis siden er i minnet, oversetter MMU den virtuelle adressen til en fysisk adresse og tilgangen er fullført.

Hvis siden ikke er i minnet, genererer MMU et sidefeilunntak. Operativsystemet (OS) håndterer deretter sidefeilen ved å velge en side fra det fysiske minnet som skal kastes ut og erstatte den med den nødvendige siden fra disken. Denne prosessen kalles sideerstatning. Operativsystemet bruker ulike algoritmer for å bestemme hvilke sider som skal kastes ut, og disse algoritmene er designet for å minimere antall sidefeil og dermed forbedre ytelsen til systemet.

Virtuelt minne er en viktig del av moderne operativsystemer og lar datamaskiner kjøre programmer som er mye større enn tilgjengelig fysisk minne. Det gir også isolasjon mellom prosesser, slik at hver prosess har sitt eget private virtuelle adresserom og ikke kan få tilgang til minnet til andre prosesser.