Sega đã giành lại quyền sản xuất trò chơi video dựa trên Thế vận hội, sau khi quyền năm 2018 được tổ chức bởi Ubisoft.[7] Sega đã phát triển các trò chơi được cấp phép chính thức cho các nền tảng khác nhau kể từ Thế vận hội Mùa hè 2008, đáng chú ý nhất là loạt game Mario & Sonic.[8]

Tại Sega Fest 2019, Sega đã tuyên bố họ sẽ phát hành bốn tựa game sẽ diễn ra trong Thế vận hội 2020:[9][10]

• Thế vận hội Tokyo 2020 - Trò chơi video chính thức (dành cho Nintendo Switch, Xbox One, PC và PlayStation 4)
• Mario & Sonic tại Thế vận hội Tokyo 2020 (dành cho Nintendo Switch)
• Mario & Sonic tại Thế vận hội Tokyo 2020 - Phiên bản Arcade (dành cho Arcades)
• Sonic tại Thế vận hội - Tokyo 2020 (dành cho iOS và Android)

Mario & Sonic tại Thế vận hội Tokyo 2020 trên Switch dự kiến ​​đã ra mắt vào ngày 5 tháng 11 năm 2019 trên toàn thế giới. Thế vận hội Tokyo 2020 - Trò chơi video chính thức đã được phát hành vào ngày 24 tháng 7 năm 2019 cho PlayStation 4 và Nintendo Switch ở Đông Á, trong khi ngày phát hành cho các lãnh thổ khác không được tiết lộ vào thời điểm hiện tại. Trò chơi arcade và di động dự kiến ​​sẽ ra mắt vào năm 2020.