Anche questa tecnica richiede un VMM, ma la maggior parte dell’elaborazione è svolta all’interno del guest OS, che però è modificato per supportare il VMM e ottimizzato per ricorrere al minimo alle istruzioni privilegiate. Anche questa tecnica permette di eseguire diversi sistemi operativi su un singolo sistema ma con alcune vincoli, visto che essi devono essere adattati per girare sotto un hipervisor (il VVM). Questo tipo di approccio consente di ottenere il minimo decadimento delle prestazioni rispetto all'esecuzione non-virtualizzata, poiché le istruzioni provenienti dalle macchine virtuali vengono eseguite quasi tutte direttamente sul processore, senza l'intervento di un sistema operativo che si ponga tra la macchina virtuale e le risorse fisiche. Tuttavia questo comporta che il sistema operativo destinato a girare sulla macchina virtuale (guest) debba essere adattato per consentire alcune chiamate di sistema e pertanto solo pochi sistemi operativi sono supportati.
Questo approccio è usato da prodotti come:
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