Täielik virtualiseerimine on protsess, mille käigus kogu arvutisüsteem muudetakse tarkvarakonstruktsiooniks. See konstruktsioon toimib igati nagu algne riistvara. Riistvara jaoks mõeldud tarkvara installitakse konstruktsioonile nii, nagu oleks tegemist tegeliku arvutiga, ja seejärel töötab vähese või ilma aeglustumiseta. Täieliku virtualiseerimise kasutamisel on mitu kasutust, näiteks tarkvara testimine virtuaalses keskkonnas või üksiku arvuti või serveri kasulikkuse laiendamine läbi virtuaalsete operatsioonisüsteemide. Kui osaline virtualiseerimine on väga levinud, siis täielik virtualiseerimine on suhteliselt haruldane.
Täielikuks virtualiseerimiseks tuleb terve riistvarasüsteem muuta tarkvaraks. Iga algse riistvara tegevus ja nüanss peab liikuma üle virtuaalsesse süsteemi. Kuna tegemist on nii suure ettevõtmisega ja mõned süsteemitootjad astuvad samme selle ärahoidmiseks, on täielik virtualiseerimine mõnevõrra haruldane. Palju levinum on osaline virtualiseerimine, kus kõik vajalikud süsteemibitid on olemas, kuid füüsiline riistvarasüsteem tegeleb suure osa madala tasemega arvutuste ja funktsioonidega.
Täielikus virtualiseerimismasinas emuleerib tarkvara algset masinat nii täpselt, et mis tahes programm installitakse tarkvara ilma teisendamiseta või lisatoiminguteta. Virtuaalne liides jäljendab riistvarakomplekti sellisel määral, et tarkvara töötab täpselt samamoodi, nagu see töötab loomulikus süsteemis. Osalise virtualiseerimise korral on installitud programmides peaaegu alati viivitus, kuna käske liigutatakse emuleeritud ja tegeliku riistvara vahel.
On käputäis põhjuseid, miks täielik virtualiseerimine on andmetöötluse peamine eesmärk. Kui masin ja selle operatsioonisüsteem on täielikult virtualiseeritud, on võimalik seda üksikutele kasutajatele serveerida täieliku töölauakeskkonnana. Kasutajad saavad seda kasutada täpselt nii, nagu nad soovivad, muutes mis tahes sätteid või installides mis tahes programmi. Probleemi ilmnemisel võivad administraatorid lihtsalt kustutada kasutaja konkreetse virtuaalse segmendi ja seejärel anda talle uue puhta segmendi.
Samamoodi on isoleeritud riist-/tarkvarasüsteem täielikus virtualiseerimiskeskkonnas tegelikust masina riistvarast täiesti eraldiseisev. See tähendab, et kasutaja, olenemata sellest, mida ta võib teha, ei suhtle kunagi füüsilise riistvaraga. See tähendab, et kasutaja destruktiivsed tegevused, kas tahtlikud või juhuslikud, kahjustavad tegelikku süsteemi vähem.
Viimane ühine eesmärk on kõige tehnilisem. Kuna tarkvarasüsteem ei ole piiratud süsteemis oleva tegeliku riistvaraga, võidakse virtuaalset riistvara kohandada, et parandada jõudlust võrreldes algse masinaga. Üleliigse või mittevajaliku riistvara võidakse eemaldada. Olemasoleva riistvara parameetreid võidakse muuta nii, et need toimiksid viisil, mis algse riistvara jaoks oli võimatu. See võimaldab süsteemil töötada maksimaalse efektiivsusega, mis on tegeliku riistvarasüsteemi jaoks peaaegu võimatu.