Respuesta corta: NO es emulación (interpretación, recompilación, etc).
Respuesta larga: Es virtualización. Básicamente 3DS crea una máquina virtual de DS y asigna los recursos necesarios. Teóricamente es la consola funcionando al 100%, no creo que existan diferencias de gráficos/rendimiento, más allá de algo más de input lag (probablemente indetectable en cualquier juego que no requiera precisión al frame, rollo Rhythm Paradise).
Eso hablando del modo nativo, claro. Otra cosa es nds-bootstrap, que básicamente hace de wrapper entre el SLOT-1 y la tarjeta de memoria MSD. Este programa tiene su propia compatibilidad y problemas, pero también aporta mejoras interesantes, como soporte nativo de trucos o poder forzar juegos de DS normal con la VRAM y clocks de DSi.