虛擬化分為完全虛擬化（full virtualization）和準虛擬化（para-virtualization）兩種，完全虛擬化意思是，guest OS不需要進行任何客製，就可以在hypervisor中執行，例如KVM、VirtualBox；準虛擬化則表示guest OS必須進行客製，把一些硬體操作替換成對VMM的呼叫，例如XEN。
準虛擬化環境中，guest OS一定知道自己在虛擬機器中，如果不知道就沒法正常執行了。在x86引入硬體虛擬化之前，XEN一直是x86虛擬化的唯一方案。
而在完全虛擬化環境中，並沒有100%可靠的辦法，因為這種虛擬化的目的就是模擬真實機器，讓guest OS感覺不到差別。
但是，也存在一些辦法可以進行猜測。例如OS可以探測pci匯流排上的外設，如果發現某些外設的vendor是VMware、VirtualBox這類，那麽很有可能是在虛擬機器裏面。此外還可以獲取硬碟機的product string。
在x86架構下，還可以使用cpuid（eax=1）輔助判斷。Intel文件中說，ecx最高位元「not used, always returns 0」並沒有規定edx最高位位元的含義，但是微軟將這個空閑的bit利用了起來，HyperV環境可以用這個位元來判斷。
上面這些方法都是虛擬機器故意留下一些痕跡，讓OS可以發現。如果虛擬機器不想被發現，就只能借助外部時鐘源進行timing attack。例如，有一種rootkit叫做Blue Pill（藍色藥丸），本身就是一個輕量級的hypervisor，處在硬體和作業系統之間，可以攔截作業系統的全部硬體互動。檢測這類的惡意軟體，常規方法顯然是不行的。
