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虚拟现实是一项难度很大的综合技术，要达到逼真的多种感觉和实时的自然交互是非常不容易的。例如：逼真的立体视感（沉浸感）需要宽视野和高分辨率的显示设备，而现有的头盔显示器不仅分辨率低、价格贵，而且带在头上更是不方便；又如，要对大型地理数据（如地形图）进行三维浏览和交互处理，往往响应时间很慢；至于触觉反馈或嗅觉设备离实用更有很大距离，等等。 虚拟现实涉及的关键技术主要有：大规模数据的场景建模技术；动态实时的立体视觉、听觉等生成技术；三维定位、方向跟踪、触觉反馈等传感技术和设备；符合人类认知心理的三维自然交互技术；三维交互软件及系统集成技术等。 由于虚拟现实具有极其重要的应用前景，因而促使人们不断去创新、克服困难！哪些方面是最有吸引力的虚拟现实应用领域呢？ 军事：美国国防部和军方认为：虚拟现实将在武器系统性能评价、武器操纵训练及指挥大规模军事演习三方面发挥重大作用。他们制定了战争综合演示厅计划、防务仿真交互网络计划、综合战役桥计划及虚拟座舱等应用环境，并在核武器试验及许多局部战争中进行了应用。 航天航空：美国宇航局是虚拟现实最早的研究单位和应用者。宇宙飞船及各类航空器是需耗费巨资的现代化工具，而进入宇宙有大量未知、危险的因素，因而模拟各种航空器可能遇到的环境，不仅可节省大量费用，而且是十分必要的。虚拟风洞就是一例。 计算机辅助设计：各种工业产品、建筑物均需反复构思和设计，但往往用户仍不满意。美国波音公司Butler设计了一架称为VS－X的虚拟飞机，它可使设计人员有身临其境观察飞机外形、内部结构及布局的效果。建筑设计师可在盖楼前通过虚拟建筑物，让用户自己来观察外形和内部房间部位，也便于设计师修改设计。 外科手术和人体器官的模拟：外科医生的培训是一项投资大、时间长的工作，这是因为不能随便让实习医生在病人身上动手术，可是不亲自动手，又如何学会手术呢？虚拟手术台已能部分模仿外科手术的现场。同样，提供模拟的人体器官，可让学生逼真地观察器官内部的构造和病灶，具有极高的实验价值。
科学研究和计算的可视化：各种分子结构模型、大坝应力计算的结果、地震石油勘探数据处理等，均十分需要三维（甚至多维）图形可视化的显示和交互浏览，虚拟现实技术为科学研究、探索微观形态等提供了形象直观的工具。 远程控制：虚拟现实可采用遥控手段，通过机械手、机器人对危险或有毒环境进行操作。 教育、游戏与其他：这是向人们，尤其是青少年提供生动的课堂和娱乐手段的好机遇，它具有三维声像效果，能进行交互操作的功能，因而已被商家们看好，竞相开发低档虚拟现实产品。 一个简单的虚拟现实系统，包括：主计算机，用来生成各种虚拟现实的场景，进行各种实时计算和处理；一个双筒全方位监视器（BOOM），作为视觉设备，供人们观察用；另外，有一个数据手套作为三维自然交互的输入设备，供人们操作。这个系统里并没有立体听觉系统及分布环境。 近年来，虚拟现实技术又有了很大的发展，主要是：1）使用基于图像的绘制技术（或与图形绘制相结合），以提高图形生成的速度；2）各种新的交互设备，譬如双手输入技术，三维力反馈设备，美国Sensable Tech．公司的PHANToM系统等；3）增强现实（Augmented Reality），也称混合现实，它是将真实环境和虚拟现实的景象结合起来的一种技术，既可减少生成复杂环境的开销，又便于对实际物体的操作；4）分布式虚拟现实环境，在因特网（包括高速Internet）环境下，充分利用各地资源的优势，协同开发虚拟现实的应用，如美国大型军用交互仿真系统NPSNet及因特网上多人游戏MUD等；5）多通道人机交互技术，即采用人体多种自然交互手段向系统输入，如手势、语音、头部或身体动作等。 实际应用的虚拟现实系统大体可分为四类：1）桌面虚拟现实系统，也称窗口中的VR，它成本低，主要用于CAD／CAM、建筑设计等领域；2）沉浸虚拟现实系统，使用头盔显示器把用户的视觉、听觉及其他感觉封闭起来，产生一种身临其境的错觉；3）分布式虚拟现实系统，它建立在沉浸虚拟现实系统和分布式交互仿真（Distributed Interaction Simulation）的基础上；4）增强现实。
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