QEMU est une solution d'émulation complète dite « machine virtuelle ». Le matériel vu par l'OS invité est émulé, et le processeur lui-même peut être émulé.
Cette technique de virtualisation a l'avantage de bien isoler les OS invités et elle permet également de faire tourner des OS non modifiés, au prix d'une forte dégradation de la performance.
QEMU se compare à d'autres machines virtuelles comme VMware, Bochs, VirtualPC ou VirtualBox.
Ce qui différencie QEMU de ses concurrents est qu'il est libre et universel : il tourne sur et héberge tous les principaux systèmes d'exploitation, sur architecture x86, PPC ou Sparc.
Toutefois, QEMU émule en permanence le processeur et cela peut réduire la performance d'un facteur cinq à dix. Pour pouvoir obtenir des performances plus comparables à un système non virtualisé ou à VMware (réduction de performance d'un facteur 1 à 2 seulement), il faut utiliser un module d'accélération, ce qui nécessite un système Linux sur architecture x86 ou x86_64 avec un noyau 2.4.x ou 2.6.x. Des versions préliminaires pour Windows ou FreeBSD sont disponibles.
L'article « virtualisation » présente une comparaison détaillée des différentes techniques de virtualisation.