Bộ vi xử lý chính là CPU Motorola 68000 16/32 bit có tốc độ 7.6 MHz.[54] Bảng điều khiển sử dụng bộ xử lý phụ Zilog Z80, chủ yếu được sử dụng để kiểm soát phần cứng âm thanh và cung cấp khả năng tương thích ngược với Hệ máy Master System. Hệ thống này có 72 kB RAM, 64 kB RAM video và có thể hiển thị tới 61 màu [55] cùng một lúc từ bảng màu 512. Các trò chơi có định dạng đĩa cứng ROM và được cắm trên đầu.[56]

Hệ thống này tạo ra âm thanh bằng bộ tổng hợp FM Yamaha YM2612 và Texas Cụ SN76361 PSG; tích hợp với Bộ xử lý hiển thị video (VDP). Bộ xử lý Z80 chủ yếu được sử dụng để điều khiển cả chip âm thanh để tạo ra âm nhạc stereo và hiệu ứng âm thanh. Hầu hết các phiên bản của hệ thống gốc có YM2612 rời rạc và VDP YM7101 riêng biệt; chức năng của hai con chip này sau đó đã được tích hợp vào một ASIC tùy chỉnh (FC1004) cho phiên bản 2 và các phiên bản mới hơn.[56]

Thiết bị ngoại vi

Bộ điều khiển tiêu chuẩn có hình dạng bo tròn, các phím định hướng, ba nút chính và nút "bắt đầu". Sega sau đó đã phát hành một phiên bản sáu nút vào năm 1993. Bộ điều khiển này nhỏ hơn một chút và có thêm ba nút nhỏ hơn, tương tự như thiết kế các nút trên một số trò chơi đối kháng arcade phổ biến như Street Fighter II. Phiên bản thứ ba của bộ điều khiển, MK-1470 được phát hành cùng với Genesis Model 3, với nút chuyển đổi giữa chế độ Bình thường, Turbo và Chậm. Sega đã phát hành một phiên bản không dây của bộ điều khiển sáu nút, tên là Remote Arcade Pad.[57]

Dịch vụ mạng

Trong bước đột phá đầu tiên vào trò chơi trực tuyến, Sega đã tạo ra Sega Meganet, ra mắt tại Nhật Bản vào ngày 3 tháng 11 năm 1990. Hoạt động thông qua một băng cứng và một thiết bị ngoại vi gọi là " Modem Mega", điều này cho phép người chơi Mega Drive chơi tổng cộng mười bảy trò chơi trực tuyến. Một phiên bản Bắc Mỹ, được đặt tên là "Tele-Genesis", đã được công bố nhưng không bao giờ được phát hành.[58] Một hệ thống dựa trên điện thoại khác, Mega Anser, đã biến Mega Drive Nhật Bản thành một thiết bị ngân hàng trực tuyến.[22]

Năm 1994, Sega bắt đầu Sega Channel, một hệ thống phân phối trò chơi trực tuyến sử dụng dịch vụ truyền hình cáp của Time Warner Cable và TCI. Sử dụng một thiết bị ngoại vi đặc biệt, người chơi Genesis có thể tải xuống một trò chơi từ thư viện năm mươi game mỗi tháng và bản demo cho các game sắp phát hành sắp. Các trò chơi đã được tải xuống bộ nhớ trong và bị xóa khi tắt bảng điều khiển. Kênh Sega đạt 250.000 người đăng ký vào lúc cao điểm và hoạt động cho đến ngày 31 tháng 7 năm 1998, kể cả khi đã phát hành Sega Saturn.[58]