Les synthétiseurs "lecteurs d'échantillons" utilisent des échantillons sonores stockés sur le disque dur (puis en RAM pour pouvoir être utilisés en temps réel). Ceux-ci ressemblent à des expandeurs généralistes ou spécialisés dans un style particulier (exemples : SampleTank, la série PlugSound, Edirol Hypercanvas…).

Les synthétiseurs "à modélisation", dont le fonctionnement profond est plus difficile à comprendre au premier abord. Les développeurs de ce type de synthés cherchent à imiter des instruments analogiques de manière la plus fidèle possible. Ils modélisent pour cela de manière simplifiée chaque composant électronique (ou groupe de composants) de l'instrument analogique à imiter, puis connectent (toujours virtuellement) ces composants entre eux. Le résultat est souvent plutôt réussi. L'initiateur de ce type de synthés virtuels est Rebirth de Propellerhead (imitation de TB-303), suivi de nombreux autres synthés (les produits Native Instruments FM7 et Pro52, Bitheadz Retro AS, Sonic Syndicate TS-404, la série Linplug…).

Les samplers virtuels : en français, échantillonneurs. La principale différence avec les synthétiseurs "lecteurs d'échantillons" est que les échantillonneurs lisent à peu près n'importe quel type d'échantillon (WAV, AIFF, ou formats propriétaires) et que de nouvelles banques d'échantillons sonores apparaissent régulièrement sur le marché. De plus, ils disposent de nombreux traitements sur les échantillons (notamment les filtres). Exemples de sampleurs virtuels : VSampler, Halion, Kontakt, EXS24, Gigasampler etc.

NB : la différence entre les lecteurs d'échantillons sonores et les samplers est moins flagrante dans le domaine virtuel que dans le monde " physique ", dans la mesure où l'une des grandes différences dans le monde du hardware entre les synthés / expandeurs et les samplers est la capacité de stockage des échantillons sonores. La différence qui subsiste encore concerne peut-être les possibilités de traitement, supérieures à celles d'un lecteur d'échantillons.