Bei der In-Circuit-Emulation wird der Emulator direkt an das Zielsystem angeschlossen, das für die zu emulierende Schaltung vorgesehen ist. Es ersetzt also den meist noch nicht gefertigten ASIC. Die Eingangsstimuli des Emulators sind die realen Signale des Systems. Es wird ebenso direkt von den Ausgangssignalen des Emulators angesteuert. Ein Problem stellt meist die Emulationsgeschwindigkeit dar. Obwohl sie der einer als ASIC gefertigten Schaltung nahekommt, liegt sie doch praktisch immer darunter. Die Peripherie ist aber meist für einen eng begrenzten Taktbereich entworfen. In dem Fall kommt es zu Fehlverhalten, wenn der Emulator die Peripherie mit zu geringer Geschwindigkeit ansteuert oder Daten von dort nicht schnell genug verarbeiten kann. Daher muss die Peripherie für eine In-Circuit-Emulation meist heruntergetaktet oder anderweitig neu mit der Schaltung synchronisiert werden. Trotzdem ist die In-Circuit-Emulation zur Verifikation der Kommunikation einer Schaltung mit ihrem Umfeld praktisch unerlässlich, gerade wenn weitere komplizierte Komponenten angesteuert werden, deren Verhalten ebenfalls nicht vollständig analytisch zu erfassen ist. Mit der In-Circuit Emulation wird also ebenso wie mit der Vector-Debug-Emulation ein funktioneller Test der Schaltung durchgeführt.