Um endereço virtual é um número binário na memória virtual que permite a um processo usar um local no armazenamento primário (memória principal) independentemente de outros processos e usar mais espaço do que realmente existe no armazenamento primário, relegando temporariamente algum conteúdo para um disco rígido ou unidade flash interna.
Num computador que incorpora gestão de memória, o endereço virtual difere do endereço físico, que é a localização de dados num barramento de endereços que corresponde a uma determinada célula do armazenamento primário ou a um determinado registo num dispositivo de E/S (entrada/saída) com memória mapeada.
Num computador com memória física e virtual, uma chamada MMU (unidade de gestão de memória) coordena e controla todos os recursos de memória, atribuindo porções chamadas blocos a vários programas em execução para optimizar o desempenho do sistema. Ao traduzir entre endereços virtuais e endereços físicos, a MMU permite que cada processo em execução "pense" que tem todo o armazenamento primário para si.