Iporco mainframe hannozio, tipicamente, la capacità di eseguire od "ospitare" [[sistema operativo|sistemi operativi]] diversi, utilizzando la tecnica della [[virtualizzazione]]. Un singolo mainframe può rimpiazzare dozzine o centinaia di [[server]] fisici più piccoli, riducendo così i costi di gestione e amministrazione e fornendo nel contempo al sistema livelli maggiori di [[scalabilità]] e affidabilità, difficilmente ottenibili con [[computer cluster|server distribuiti]]. I mainframe moderni, ed in particolare i server IBM Z, offrono più livelli di virtualizzazione: virtualizzazione a livello hardware (partizionamento logico con LPAR, mediante il componente PR/SM), virtualizzazione a livello software (mediante il sistema operativo z/VM). Sebbene non ai livelli di efficienza offerti nel mainframe, il partizionamento logico si può trovare ora anche in molti server [[Unix]] di fascia alta; molti produttori promuovono le tecnologie di virtualizzazione, in qualche maniera cercando di fare propri i capisaldi di progettazione del mainframe.
Anche i sistemi operativi utilizzati nei mainframe tendono a essere ad alta affidabilità e gestione efficiente del carico di lavoro. Utilizzando il sistema operativo [[z/OS]], ad esempio, è possibile gestire in maniera efficiente e con garanzie di protezione e isolamento carichi di lavoro diversi utilizzando sofisticate tecnologie di ''Workload Management''. Inoltre, i mainframe possono incrementare la propria capacità elaborativa in maniera dinamica e granulare.
