从技术的角度来说，虚拟现实系统具有下面三个基本特征：即三个“I”immersion-interaction-imagination（沉浸—交互—构想），它强调了在虚拟系统中的人的主导作用。从过去人只能从计算机系统的外部去观测处理的结果，到人能够沉浸到计算机系统所创建的环境中，从过去人只能通过键盘、鼠标与计算环境中的单维数字信息发生作用，到人能够用多种传感器与多维信息的环境发生交互作用；从过去的人只能以定量计算为主的结果中启发从而加深对事物的认识，到人有可能从定性和定量综合集成的环境中得到感知和理性的认识从而深化概念和萌发新意。总之，在未来的虚拟系统中，人们的目的是使这个由计算机及其它传感器所组成的信息处理系统去尽量“满足”人的需要，而不是强迫人去“凑合”那些不是很亲切的计算机系统。
　　现在的大部分虚拟现实技术都是视觉体验，一般是通过电脑屏幕、特殊显示设备或立体显示设备获得的，不过一些仿真中还包含了其他的感觉处理，比如从音响和耳机中获得声音效果。在一些高级的触觉系统中还包含了触觉信息，也叫作力反馈，在医学和游戏领域有这样的应用。人们与虚拟环境相互要么通过使用标准装置例如一套键盘与鼠标，要么通过仿真装置例如一只有线手套，要么通过情景手臂和/或全方位踏车。虚拟环境是可以是和现实世界类似的，例如，飞行仿真和作战训练，也可以和现实世界有明显差异，如虚拟现实游戏等。就目前的实际情况来说，它还很难形成一个高逼真的虚拟现实环境，这主要是技术上的限制造成的，这些限制来自计算机处理能力，图像分辨率和通信带宽。然而，随着时间的推移，处理器、图象和数据通讯技术变得更加强大，并具有成本效益，这些限制将最终被克服。
　　1950年之前
　　虚拟现实的概念首先来自于斯坦利•G•温鲍姆（Stanley G. Weinbaum）的科幻小说《皮格马利翁的眼镜（Pygmalion's Spectacles）》[6]，被认为探讨虚拟现实的第一部科幻作品，简短的故事中详细地描述了包括嗅觉、触觉和全息护目镜为基础的虚拟现实系统。
　　1950年至1970年
　　莫顿•海利希（Morton Heilig）在50年代创造一个“体验剧场”，可以有效涵盖所有的感觉，吸引观众注意屏幕上的活动。1962年，他创建一个原型被称为Sensorama，五部短片同时进行多种感官（视觉，听觉，嗅觉，触觉）。Sensorama是机械设备，据说今天仍在使用。大约在同一时间，道格拉斯•恩格尔巴特使用电脑屏幕当作输入和输出设备。
　　1968年，伊凡•苏泽兰与学生Bob Sproull创造第一个虚拟现实及扩增实境头戴式显示器系统。这种头戴式显示器相当原始，也相当沉重，不得不被悬挂在天花板上。该设备被称为达摩克利斯之剑（The Sword of Damocles）。
 

Sensorama设备被发布于1950年代。

　　1970年至1990年
　　早期的虚拟现实中，值得注意的是阿斯电影地图（Aspen Movie Map），它由麻省理工学院于1978年创建，背景是科罗拉多州阿斯彭，用户可以徜徉在三种街头模式：夏季、冬季和三维模式。前两个模式无论春夏秋冬由研究人员实际拍摄城市街道每一个运动。
Atari公司在1982年成立虚拟现实研究实验室，但是两年后关闭。然而汤姆•齐默尔曼，斯科特•费舍尔，贾瑞恩•拉尼尔仍持续对虚拟现实相关技术的研究和开发。
　　到了80年代，贾瑞恩•拉尼尔（Jaron Lanier）使“虚拟现实”广为人知。拉尼尔于1985年创办VPL Research研究几种虚拟现实设备，如数据手套、眼睛电话、音量控制。
　　在此期间，虚拟现实并不广为人知，媒体报导在80年代末逐渐增加。虚拟现实来自边缘文化，例如赛博朋克视为社会变革的潜在手段，毒品文化则称赞虚拟现实不仅是一种新的艺术形式，更是一个全新的领域[7]。虚拟现实开始吸引媒体的报导，人们开始意识到虚拟现实潜力。有些媒体甚至将虚拟现实与莱特兄弟发明飞机相比[8]。
　　1990年，Jonathan Waldern在伦敦亚历山德拉宫举行的电脑图形90展览会展示“虚拟性”（Virtuality）。这个新系统是种街机，使用虚拟耳机。
　　1990年至2000年
　　1991年，SEGA发行SEGA VR虚拟现实耳机街机游戏和Mega Drive。它使用液晶显示屏幕，立体声耳机和惯性传感器，让系统可以追踪并反应用户头部运动[9]。
同年，游戏Virtuality推出，并成为第一大多人虚拟现实网络娱乐系统。它在许多国家发行，包括旧金山内河码头中心一个专门虚拟现实商场。每台Virtuality系统成本为73,000美元，包含头盔和外骨骼手套，是第一个三维虚拟现实系统[10]。
麻省理工学院科学家安东尼奥•梅迪纳设计一个虚拟现实系统，从地球“驾驶”火星车，尽管信号严重延误。该系统被称为“电脑模拟遥控操作”，是虚拟现实的延伸[11] 。
　　1991年，罗莱•克鲁兹•内拉（Carolina Cruz-Neira），丹尼尔•J•桑丁和Thomas A. DeFanti在电子可视化实验室创建第一个可视化立方房间，人们可以看到周遭的其他人。
　　1994年，SEGA发行SEGA VR-1运动模拟器街机[12][13]，它能够跟踪头部运动并制造立体3D图像。
　　1994年，苹果发布QuickTime VR格式。它是与VR广泛链接使用的产品。
　　1995年7月21日，任天堂完成Virtual Boy并在日本发布。
　　1995年，西雅图一个组织创造一个“洞穴般的270度沉浸式投影室”，称为虚拟环境剧场。1996年，同一系统在Netscape Communications主办展览会中发表，首次展示虚拟现实连接到网络，内容提要与VRML 3D虚拟世界相链接。
　　1995年，个人电脑供电的虚拟现实耳机VFX1 Headgear出现，它支持游戏包含天旋地转、星球大战：黑暗力量、System Shock和雷神之锤 (游戏)。
　　1999年，企业家菲利普•罗斯戴尔（Philip Rosedale）组织林登实验室（Linden Lab），最初的重点是硬件，使电脑用户完全沉浸在360度虚拟现实中。
　　2001年-2016年
 

经济实惠和方便的Google Cardboard.
2001年，SAS3或SAS Cube成为第一个台式机立体空间，由Z-A生产，2001年4月在法国拉瓦尔完成。
2007年，谷歌推出街景视图，显示越来越多的世界各地全景，如道路，建筑物和农村地区。一个立体3D模式在2010年推出。
2010年，帕尔默•拉奇创办欧酷拉，设计虚拟现实头戴式显示器Oculus Rift。
2013年，任天堂申请专利，提出使用虚拟现实技术概念使2D电视拥有更逼真的3D效果。
2015年7月，OnePlus成为第一家利用虚拟现实推出产品的公司。他们用虚拟现实的平台推出OnePlus 2，在谷歌应用程序Play商店，YouTube上发布。
2015年，Jaunt开发照相机和云平台。
2016年4月27日，Mojang提供宣布Minecraft可以在三星Gear VR上使用。
2016年7月，HTC 推出 VIVE 虚拟现实产品．
2016年7月，指挥家VRconductorVR发布全球首个大空间多人交互VR行业应用VRoomXL
技术与设备
一般的虚拟现实设备至少包含一个显示屏、一组感测器及一组计算组件，这些东西被组装在这个设备中．显示屏用来显示仿真的视频，投射在用户的视网膜上、感测器则用来感知用户的旋转角度、计算组件则收集感测器的数据，决定显示屏显示的画面为何．
额外的设备可能包括一台高级电脑，用以补充计算组件的不足． 也可能有一对把手及定位器，用以侦测用户的位置．
对显示屏最重要的要求是反应时间，目前电脑、手机等设备所使用的显示屏多为 TFT-LCD，反应时间太长难以满足虚拟现实的要求，这也是行动虚拟现实最大的挑战．当前所知效果最好的显示屏为 OLED，但全世界能够达到足够质量要求的公司寥寥无几．
使用
教育和培训
已经有对虚拟现实学习所做研究，因为它身临其境的品质可以加强学习。
娱乐
带给人身临其境的游戏和观影体验
商业地产
通过虚拟现实、混合现实、眼控大数据等多项技术的研发与集成成为VR地产场景化营销的工具。应用最广泛的为VR样板房。
健康疑虑
过度使用可能对身体健康造成伤害。 目前最广为人所知的是一种称之为“VR晕”的症状，意思就是连续使用 VR 产品超过一段时间（或为大约20分钟），即会产生类似晕车般头晕目眩的效果。这种症状是由于视觉所看到的视频与身体内部感知到的状况不一致所造成。例如一个人的身体内部感知觉得往前跨了一步，但视觉上的视频并没有如预期般后退，像这样不一致的状况维持超过一段时间就会产生头晕的症状。