O que é?

É um software (programa) que simula um computador de forma virtual, onde se podem instalar sistemas operacionais, bem como diversos outros tipos de softwares. De uma forma simples e direta é como se existisse outro computador (fictício) funcionando dentro do seu sistema operacional principal de uma forma totalmente independente, sendo que as únicas dependências são os recursos de processamento e memória (tanto memória RAM, quanto espaço no disco rígido) que são utilizados do computador físico.
O tipo de máquina virtual tratado é para a arquitetura IBM-PC, já que em conceitos de virtualização existem vários tipos e a máquina virtual é apenas um desses tipos.

História

O conceito de máquina virtual surgiu na década de 60 nos laboratórios da IBM diante da necessidade de melhor utilização dos Mainframes (supercomputadores), tendo em vista que eram caríssimos para a época. Basicamente a virtualização era uma forma de dividir os recursos computacionais dos mainframes e torna-los capazes de suportarem múltiplos tipos de sistemas operacionais como também de serem sistemas multitarefas capazes de realizar tarefas e processamentos de grandes volumes de dados ao mesmo tempo, obtendo assim um melhor aproveitamento do supercomputador.

Para que servem? (Utilidades)

Máquinas virtuais (para a arquitetura IBM-PC) são muito uteis para quem deseja testar e/ou executar sistemas operacionais e softwares diversos, sejam esses diferentes do sistema principal ou não, seja para trabalho e/ou estudos/testes de uma forma totalmente isolada, sem que seu sistema principal seja afetado. É também uma forma de distribuir melhor os recursos computacionais de um computador (quando se tratam de supercomputadores).

Por quê?

- Proteger a integridade do sistema operacional principal, seja de vírus, programas maliciosos (para quem deseja testar arquivos de procedência duvidosa);
- Otimizar e dividir os recursos de processamento de um computador (quando se tratam de supercomputadores) visando o aproveitamento máximo do recurso computacional;
- Executar sistemas operacionais diferentes do sistema principal instalado no computador;
- Economizar tempo na configuração e manutenção de sistemas operacionais e softwares;
- Estudar/testar sistemas e softwares;
- Testar sistemas ainda em fase de desenvolvimento e suscetíveis a erros/travamentos;
- Esses são apenas alguns dos motivos, cabe a cada usuário definir a finalidade do uso de máquinas virtuais.

Prós:

- Sistema totalmente isolado;
- Poder testar e utilizar sistemas operacionais sem a necessidade de particionar o HD e/ou fazer alterações no BOOT do sistema operacional principal.
- Instalação simples, rápida e intuitiva, bem como dos recursos do software da máquina virtual;
- Diversas máquinas virtuais com sistemas operacionais diferentes podem ser executadas ao mesmo tempo e se configuradas podem interagir entre si, o que dependerá apenas dos recursos de memória e processamento do computador;
- Pode-se executar a máquina virtual em tela toda, como se você estivesse mexendo no seu próprio sistema operacional principal.
- Podem ser transferidas entre outros computadores que possuam software de máquina virtual compatível com o arquivo gerado;
- Existem softwares de máquina virtual compatíveis com Windows, Linux e Mac OS.

Contras:

- Utiliza recursos do computador como memória (RAM e espaço de armazenamento no HD, caso esse seja a fonte de armazenamento dos dados da máquina virtual) como também do uso do processador, o que pode em alguns casos (dependendo apenas da configuração do computador) deixar o sistema operacional lento. Porém, a quantidade de memória RAM utilizada pode ser definida pelo próprio usuário;
- Necessita de certos conhecimentos na instalação e configuração de sistemas operacionais por parte do usuário.

Fonte: Lacking Faces