Im Rahmen der Hardware-Virtualisierung lassen sich die Ressourcen eines physischen Systems auf mehrere virtuelle Systeme aufteilen. Dabei wird jedes Gastsystem inklusive aller Programme, die in diesem laufen, von der darunterliegenden Hardware getrennt.
In der Praxis kommen virtuelle Maschinen meist zum Einsatz, um bestimmte Prozesse undAnwendungen aus Sicherheitsgründen zu isolieren. VMs bieten im Vergleich zu anderen Virtualisierungskonzepten eine starke Kapselung und fungieren daher als Basis für Hosting-Produkte, bei denen mehrere Kunden-Server auf einer gemeinsamen Hardwareplattform betrieben werden. Die Bereitstellung virtueller Maschinen ist die Basis von Shared-Hosting- und VPS-Angeboten (Virtual Private Server). Da jedes Gastsystem in einer isolierten Laufzeitumgebung ausgeführt wird, wirken sich in einer VM gekapselte Prozesse weder auf das Host-System noch auf andere Gastsysteme auf derselben physischen Maschine aus.
Im Unternehmenskontext nutzt man virtuelle Maschinen, um Kosten für den Betrieb und die Wartung von IT-Infrastrukturen zu reduzieren. Unternehmen leisten sich mitunter eine umfangreiche IT-Infrastruktur, die die meiste Zeit des Tages brachliegt. Mit virtuellen Maschinen lassen sich Leerlaufzeiten dieser Art deutlich reduzieren. Statt jedem Anwendungsbereich der Unternehmens-IT eine eigene physische Maschine zur Verfügung zu stellen, gehen immer mehr Unternehmen dazu über, Mail-, Datenbank-, Datei- oder Anwendungs-Server in isolierten virtuellen Umgebungen auf derselben leistungsstarken Hardware-Plattform zu betreiben. Umgesetzt wird dieses Konzept im Rahmen der Serverkonsolidierung. Denn es in der Regel günstiger, eine große Rechenplattform für verschiedene virtuelle Systeme zu unterhalten, als mehrere kleine Rechner zu betreiben. Insbesondere Prozessoren sind in der Anschaffung nach wie vor teuer. Ungenutzte Prozessorzeit ist somit ein unnötiger Kostenfaktor, der sich durch einen Umstieg auf virtuelle Systeme vermeiden lässt.
Ein weiteres Anwendungsfeld virtueller Umgebungen ist die Software-Entwicklung. Programmierer, die Anwendungen für verschiedene Systemarchitekturen entwickeln, greifen für Software-Tests oft auf virtuelle Maschinen zurück. Zahlreiche Hypervisor-Produkte ermöglichen den parallelen Betrieb verschiedener Betriebssysteme oder System-Versionen. Virtuelle Maschinen lassen sich auf Knopfdruck erstellen, klonen und ohne Datenrückstände von der physischen Festplatte entfernen. Zudem haben fehlerhafte Prozesse innerhalb einer virtuellen Maschine aufgrund der Kapselung keine Auswirkungen auf das darunterlegende System.
Privatnutzer greifen in der Regel auf Hypervisoren mit Emulationsfunktionen zurück, um Anwendungen ausführen zu können, die ursprünglich für eine andere Systemarchitektur geschrieben wurden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass Hardware-Virtualisierung ebenso wie Emulation immer mit Performance-Einbußen einhergeht. Möchte ein Anwender beispielsweise ein Linux-Programm in einer VM auf seinem Windows-Rechner ausführen, müssen zusätzliche Ressourcen sowohl für den Hypervisor als auch für das Gastsystem aufgewendet werden. Einer derart gekapselten Linux-Anwendung steht somit nicht mehr die gesamte Leistung der zugrundeliegenden Hardware zur Verfügung. Man spricht in diesem Zusammenhang von einem Overhead.