O virtual DOM é rápido de verdade? O que ele realmente te dá?

Em termos brutos, não; uma atualização de DOM escrita à mão e direcionada sempre vai ganhar de um diff de árvore. O que o virtual DOM te dá é um modelo de programação em que a UI é uma função do estado, mais batching para que muitas atualizações produzam um único commit, mais um alvo de renderização portável. É rápido o bastante para quase tudo e elimina uma classe inteira de bugs de contabilidade manual do DOM.

Sinceramente, não. Se você escrever a mutação do DOM na mão você ganha sempre, porque o React precisa construir uma árvore de elementos e percorrê-la antes de tocar em qualquer coisa. O que você compra é um modelo em que eu descrevo como a UI deve ficar para um dado estado e nunca administro as transições entre estados na mão, que é onde os bugs moravam. Você também ganha batching, então cinco chamadas de setState num handler viram um commit, e ganha um alvo de renderização que não está preso ao navegador. Mas o custo é real. O React roda o componente de novo e tudo abaixo dele a menos que algo o impeça, e é por isso que a gente gasta tempo com memoização. Frameworks baseados em signals pulam isso rastreando dependências no nível do valor, então só o nó de texto exato que mudou é atualizado, e em throughput puro eles ganham. O React vem diminuindo a distância com renderização concorrente e agora com o compilador fazendo a memoização automaticamente, o que tira a maior parte do trabalho manual que era o imposto.