第四台主机SMS，造型有所改进
SMS在欧洲各国与FC同期登场，打了个平手。在巴西，SMS的行货比FC早了4年，取得了超过80%的市场份额。直到今天，巴西版SMS依在生产，将Mark 3和SMS的全球累计销量提升至1900万。
除了更多的街机移植游戏，在这一时期，世嘉的主机原创游戏阵容也得到了强化。RPG名作《梦幻之星》的画面超越了《勇者斗恶龙》和《最终幻想》，天才程序员中裕司就此成为世嘉主机游戏的中流砥柱。
初代《梦幻之星》
任天堂迟迟不肯推出FC的后续机种SFC，1988年，世嘉决定先发制人，从8位机过渡到16位机，Mega Drive（MD）登场了。作为世嘉的第五台主机，MD的开发代号为Mark 5，因而也被国内玩家称为“世嘉五代”。这台主机的架构和同期的各类16位街机类似，降低了移植游戏的难度。主机原创游戏方面，诞生了《怒之铁拳》《光明力量》等经典系列。
第五台主机MD，玩家最熟悉的“世嘉五代”
MD在各个地区比SFC抢先两年发售，在欧美取得了一定优势。随后，为了狙击美版SFC的首发，中裕司等人组建了王牌队伍Sonic Team，制作充满速度感的动作游戏《索尼克》，超音速的蓝色刺猬从此成为了世嘉的吉祥物。凭借“索尼克”系列的成功，MD具备了与SFC正面对决的资格，最终获得超过3000万的全球销量，这是世嘉主机最辉煌的时代。
1991年的初代《索尼克》
伴随着CD光盘的发展，世嘉于1991年推出了MD的周边Mega CD，除了光驱之外，Mega CD还包含了CPU、显卡和内存，用于强化MD的性能。Mega CD的游戏质量参差不齐，大部分以MD的卡带版为基础，增加动画和CD音轨。至于CD专用游戏，虽然有《索尼克CD》《露娜：银河之星》这样的经典，但更多的是无聊的视频播片游戏。Mega CD最终卖出600万套，作为一个周边还算不错。
相比CD光盘，90年代更激动人心的是3D游戏的发展。“街机之神”铃木裕带领着他的AM2部门勇往直前，世嘉的Model系列基板凭借《VR赛车》《VR战士》《梦游美国》等3D街机游戏震惊了世界。然而，Model系列基板为了实现最强的3D性能，主板结构复杂，成本高昂。Model 1的街机框体售价达到90万日元，Model 2为150万，Model 3更是高达200万。这还仅仅是普通立式框体的价格，若是自带超大屏幕和特殊座椅的豪华框体，售价还要再贵上几十万。
