Além de desacoplar os endereços lógicos dos endereços físicos e realizar a tradução entre ambos, a noção de memória virtual também permite implementar a proteção de memória do núcleo e dos processos entre si, fundamentais para a segurança e estabilidade do sistema.

Para ocultar a organização complexa da memória física e simplificar os procedimentos de alocação da memória aos processos, os sistemas de computação modernos implementam a noção de memória virtual, na qual existem dois tipos de endereços de memória distintos: Endereços Diretos e Endereços Indiretos.

Endereços físicos são os endereços de memória usados pelos processos e pelo sistema operacional e, portanto, usados pelo processador durante a execução. Estes endereços são definidos de acordo com o espaço de endereçamento do processador.

Na execução, os processos “enxergam” somente a memória real. Assim, durante a execução de um programa, o processador gera endereços virtuais para acessar a memória.

Por questões de desempenho, a tradução de endereços lógicos em físicos é feita por um componente específico do hardware do computador, denominado Unidade de Gerência de Endereçamento Virtual (VMM – Virtual Memory Management).