Mit der Einführung des Mega Drive im Jahre 1989 gelang es Sega, sich international als zweigrößter Anbieter auf dem Videospielmarkt zu etablieren, direkt hinter seinem damaligen Hauptrivalen Nintendo. 1990 begann Sega den Fokus seines Marketings zu verändern. Man orientierte sich weg von den Kindern und Jugendlichen und wandte sich einer älteren Kundschaft zu, hauptsächlich Männern zwischen 20 und 30. Die ersten Spiele für das Mega Drive waren hauptsächlich Portierungen von bereits erfolgreichen Arcade-Spielen wie Golden Axe oder Altered Beast. Außerdem benutzte Sega die neu zugeteilten Master-System-Rechte von Tonka dazu, um die Anzahl an Spieletiteln noch einmal deutlich zu erweitern. Indem es die 8-Bit Titel wiederbelebte, bot Sega Budget-Titel an, die zum halben Preis eines 16-Bit Spiels verkauft wurden. Mit dem "Power Base Converter" konnten Besitzer des Sega Master System ihre Spielesammlung auch in der 16-Bit-Ära behalten. Hinzu kam ein starker Third-Part-Support, vor allem von Electronic Arts, was im Nachhinein so etwas wie Ironie des Schicksals ist, war doch EA später maßgeblich am Misserfolg des Dreamcast verantwortlich.

Doch momentan ging es Sega gut! Und um den Impuls aus der ersten Spielegeneration auf die zweite Welle zu übertragen, fing Sega of America damit an, Nintendo direkt anzugreifen. Dies geschah durch Slogans wie „Genesis does what Nintendon’t“ (ungefähr: "Das Genesis - so der US-Name des Mega Drive -kann Dinge tun, die Nintendo nicht kann.").

Im gleichen Jahr wechselte Sega sein Maskottchen: Die Firma ersetzte Alex Kidd durch Sonic, den hyperaktiven Igel. Mit Sonic wurde ein Imagewechsel vollzogen. Sonic hatte eine vollkommen andere Einstellung als beispielsweise Mario: Er war cool, sogar ein bisschen arrogant. Der Imagewechsel zahlte sich aus und Sega konnte seinen Marktanteil in Nordamerika auf 65 Prozent erhöhen. Das Mega Drive war außer in den USA auch in Australien, Brasilien und Europa erfolgreich. Nur in Japan konnte es nie ganz den Erfolg erreichen, den es in der restlichen Welt hatte.

1994 brachte Nintendo für das Super Nintendo viele wichtige Franchisetitel wie Donkey Kong Country und Super Metroid heraus. Außerdem reagierte die Öffentlichkeit sehr verstimmt auf Segas Entscheidungen, Add-Ons für das Mega Drive herauszubringen, nämlich das Sega 32X, eine 32-Bit-Erweiterung, und das Mega-CD, eine CD-Erweiterung für das Mega Drive. Folglich verkauften sich die Erweiterungen vor allem in den USA sehr schlecht. Hauptursache waren die vollkommen überhöhten Preise und eine mangelnde Unterstützung seitens Sega Amerika für diese Peripherie-Geräte.

Ebenfalls 1994 startete Sega in Zusammenarbeit mit TimeWarner den Sega Channel, einen Abo-Sender, der Videospiele anbot und am 20. Juli seinen zweiten Themenpark, Joypolis, in Yokohama.