La tecnología de almacenamiento en CD-ROM era una novedad en auge, y se aprovechó el tirón para desarrollar el MegaCD ("Sega CD" en los EEUU) en 1991, un aparato que, conectado a la Mega Drive, le proporcionaba una mayor capacidad de almacenamiento (hasta 500 MegaBytes) y función de reproducción de Audio-CD (Discos de música en formato CD), con lo que los juegos eran más extensos y con vídeos pregrabados, los colores resultaban más ricos y variados y el sonido mucho más claro y nítido.
Esta consola tuvo que competir contra las 3DO de Panasonic, Goldstar (actual LG), etc.; poco más adelante con la PlayStation de Sony y más adelante con la Nintendo 64.
El juego más vendido para esta consola fue Virtual Fighter: