Oprogramowanie ESX Server składa się z jądra (VMkernel) stanowiącego podstawę wirtualizacji warstwy sprzętowej oraz konsoli opartej na zmodyfikowanym systemie operacyjnym Linux Red Hat Enterprise 3, służącej między innymi do komunikacji z użytkownikiem. Na tak stworzonej platformie, bezpośrednio lub przy pomocy dodatkowych narzędzi można szybko stworzyć, a następnie korzystać w wielu jednocześnie uruchomionych, w pełni niezależnych od siebie maszyn wirtualnych. Lista systemów operacyjnych, które można instalować na wirtualnych maszynach, które są w pełni obsługiwane przez ESX Server, zawiera wszystkie najczęściej używane i popularne wersje systemów jak Windows, Linux czy Solaris.

Podstawowe cechy i zalety ESX Server:

• jest instalowany bezpośrednio na serwerze fizycznym, w przeciwieństwie do innych produktów, w których warstwa wirtualizacji jest jedynie aplikacją uruchomioną na istniejącym systemie operacyjnym (np. Windows, Linux);
• umożliwia jednoczesną pracę wielu różnych maszyn wirtualnych (systemy operacyjne i działające w nich aplikacje) na współdzielonych zasobach serwera;
• każda maszyna wirtualna reprezentuje kompletny system z własnymi procesorami, pamięcią, przestrzenią dyskową, kartami sieciowymi, BIOSem, itd., a jej fizyczną reprezentacją jest zestaw plików;
• zasoby fizyczne są dynamicznie alokowane do zasobów, do wirtualnych maszyn z możliwością definiowania priorytetów w dostępie do tych zasobów pomiędzy wirtualnymi maszynami;
• wydajne współdzielenie przestrzeni dyskowych przez zastosowanie systemu plików VMware VMFS, które umożliwia lepsze zarządzanie i podniesienie dostępności danych;
• nawet bardzo wymagające aplikacje mają zagwarantowaną odpowiednią ilość zasobów, limit pamięci, który można przydzielić pojedynczej maszynie wirtualnej to 16 GB, a VMware Virtual SMP umożliwia tworzenie maszyn posiadających do 4 wirtualnych procesorów;
• zoning i maskowanie LUNów oraz obsługa multipathing-u zapewnia łatwy, a przede wszystkim bezpieczny dostęp serwerów do zasobów dyskowych SAN czy iSCSI;
• możliwość tworzenia oraz obsługa VLANów (IEEE 802.1Q) oraz funkcjonalność agregowania wielu fizycznych kart sieciowych celem zwiększenia przepustowości i/lub zapewnienia dostępności;
• stosowanie mechanizmów bezpieczeństwa w warstwie filtrowania ruchu Ethernet, które podnosi bezpieczeństwo infrastruktury IT.