Ein virtueller Speicher ( VS) ist ein Speicherkonzept, das über einen einheitlichen Adressraum verfügt. Es handelt sich dabei um programmtechnisch simulierte, also scheinbare Speicheradressen, die der Systembenutzer wie reale Speicheradressen behandeln kann. Dieser Adressraum umfasst den Speicherraum von Haupt- und Massenspeicher.
Da Programme, die mit virtuellem Speicher arbeiten, virtuelle Adressen benutzen, der Hauptspeicher hingegen mit physischen Adressen arbeitet, muss die verwendete virtuelle Adresse in eine physische Adresse umgesetzt werden. Man spricht in diesem Kontext von Adressauflösung. Durch die Abbildung des virtuellen Speichers auf dem physischen Speicher, wird die Rechengeschwindigkeit verlangsamt. Anders ist es bei physischen Speichern, die die Programme direkt vom RAM aus abarbeiten.
Ein virtueller Arbeitsspeicher wird durch einen Bereich auf der Festplatte nachgebildet. Dieser Bereich kann vom Betriebssystem wie ein normaler Arbeitsspeicher mit den für Festplatten niedrigeren Zugriffszeiten genutzt werden. Der virtuelle Speicherplatz wird zur Auslagerung von nicht unmittelbar benötigten Dateien, den Auslagerungsdateien, benutzt. Er kommt dann zur Anwendung, wenn der Halbleiter-Arbeitsspeicher für das Laden aller für ein Programm erforderlichen Module nicht ausreicht und dadurch die Performance des Rechners sinken könnte. Virtual Storage (VS) ist auch die Bezeichnung für ein IBM-Betriebssystem für virtuelle Speicher. Das VS-Betriebssystem ist der Vorgänger von OS/ MVS und Nachfolger von OS/ MVT.