Центральный процессор: 16-битный Motorola 68000 (или полностью совместимый)
Дополнительный процессор: 8-битный Zilog Z80 (или полностью совместимый)
Память
Загрузочное ПЗУ: 2 КБ
Основное ОЗУ: 64 КБ
Видеопамять: 64 КБ
Дополнительное ОЗУ: 8 КБ
Область памяти картриджа: до 4 МБ (32 Мбит)
Графика
Видеоконтроллер Sega Mega Drive (VDP, Video Display Processor), отображающий графику фона и объекты, является улучшенной версией видеоконтроллера Sega Master System, созданного, в свою очередь, на базе Texas Instruments TMS9918.
Слои: 4 (2 прокручиваемых слоя графики фона, 1 слой спрайтов, 1 слой 'окна')
Палитра: 512 цветов
Разрешение экрана: До 320x240 (40x30 ячеек) для PAL-версии, и до 320x224 (40x28 ячеек) для NTSC-версии
Звук
Основной звуковой чип: Yamaha YM2612
Дополнительный звуковой чип: Texas Instruments SN76489
Выходы
Антенный выход
Аудио-видео выход (композитный и RGB)