Utilizzando una combinazione di virtualizzazione hardware e software, DOSEMU è in grado di raggiungere una velocità quasi nativa nell'esecuzione di binari DOS, sia a 16 bit che a 32 bit (in modalità protetta).
«DOSEMU è una scelta per quelle persone che vogliono o devono continuare ad usare il loro vecchio software DOS. Per citare il manuale, dosemu è un programma a livello utente che usa alcune caratteristiche speciali del kernel Linux e del processore 80386 per eseguire MS-DOS/FreeDOS/DR-DOS in quella che gli addetti ai lavori chiamano una sessione DOS. La sessione DOS, combinazione di trucchi hardware e software, ha queste caratteristiche:
virtualizza tutto l'input e l'output e le istruzioni di controllo del microprocessore;
supporta le modalità e la capacità di indirizzamento word della modalità reale della famiglia dei processori iAPX86, pur continuando ad essere eseguito all'interno di un ambiente in modalità protetta;
cattura tutte le chiamate di sistema DOS e BIOS e di emularle quanto basta per assicurare un funzionamento corretto e una buona performance;
simula un ambiente hardware sul quale i programmi DOS siano in grado di esercitare il pieno controllo;
fornisce servizi DOS attraverso servizi nativi Linux: per esempio, dosemu può fornire un disco rigido virtuale che è in realtà un albero directory Linux.»