Durante il corso della quinta generazione, SEGA, inaugurò la sesta generazione delle console realizzando il Dreamcast, superando il processore a 64-bit. Il Dreamcast fu sviluppato con una architettura molto differente rispetto alla complessità del Saturn, con lo scopo di rendere il Dreamcast nettamente più versatile nella programmazione soprattutto per sviluppatori di terze parti, e a questo fine SEGA incluse nella console anche un supporto per le librerie grafiche DirectX ed un sistema operativo piuttosto familiare: Windows CE, sviluppato da Microsoft.^[7][8]

Ma non a causa di questo SEGA rinunciò ad implementare nel Dreamcast un notevole comparto tecnico, rispetto a ciò che ci si sarebbe potuto aspettare alla fine del secolo: il processore centrale era oltre 2 volte più potente del NEC VR300 di Nintendo 64 (la console più potente della quinta generazione, presente durante lo stesso periodo); e sempre rispetto a quest'ultimo montava una RAM circa 6 volte e mezzo più potente.^[9]

Il chip grafico del Dreamcast poteva eleaborare la creazione volumetrica di ombre e sorgenti di luce a colori, anti-aliasing dell'intera scena, e texture mapping con correzione prospettica. Si distingueva inoltre per una particolare tecnica, nota come Hidden Surface Removal(H.S.R.) grazie alla quale venivano renderizzati solo i poligoni realmente visibili su schermo. Generalmente le altre console applicano il rendering e gli effetti a tutta le scena, comprese quindi parti che, nascoste da altri oggetti su schermo, non saranno mai visibili. Il Dreamcast era dunque in grado di calcolare preventivamente quali oggetti sarebbero stati nascosti, risparmiando quindi risorse hardware renderizzandole. Anche l'Xbox, il GameCube e la PlayStation 2 avevano integrazioni analoghe, ma solo il Dreamcast implementava un HSR così evoluto. Grazie a questa tecnica aumentava notevolmente la possibilità di costruire scene complesse anche oltre i limiti della console.^[10]

Altra notevole differenza fu l'adozione da parte del Dreamcast del GD-ROM (Giga Disc), che offriva una memoria dati fino a 1200 MByte, ovvero 1.2 Gbyte (circa 500 MByte in più rispetto ai normali CD-ROM).

Il Dreamcast è stato lanciato in Giappone il 27 novembre del 1998, il 9 settembre 1999 in America (al prezzo di $199.99) e il 14 ottobre 1999 in Europa. Nonostante alcune difficoltà sorte durante il lancio in Giappone,^[11] negli USA la console ottenne un ottimo successo con circa 300.000 preordini e 500.000 unità vendute in due settimane.^[11] Con un milione di unità vendute in due mesi, il Dreamcast superò il record detenuto dalla PlayStation.^[12] In Europa le vendite si attestarono sulle 400.000 unità vendute in circa un mese dal lancio.^[12]

VMU della console.

Logo del supporto Giga Disc.

Disponendo di un modem a 56k (33.6 kBit/s per la versione PAL) incorporato ed utilizzando un adattamento del sistema operativo Microsoft Windows CE, il Dreamcast è stato il primo sistema a proporre un servizio per videogiochi on-lineche non obbligava l'utente ad acquistare ulteriori periferiche, oltre che a permettere una pratica connessione e navigazione in internet, con la possibilità di inviare e-mail usando anche la tastieraopzionale. Grazie a questa connettività, gli utenti potevano inoltre installare aggiornamenti ed upgrade per i vari giochi sulle VMU della console.

I titoli di lancio come Soul Calibur, Sonic Adventure, Power Stone, Hydro Thunder e i videogiochi sportivi pubblicati dall'etichetta Sega Sports furono tra i fautori del successo ottenuto durante il primo anno di commercializzazione del sistema.^[13][14]

Grazie ad una diminuzione di prezzo e a problemi nella distribuzione della PlayStation 2, le vendite aumentarono del 156.5% tra il 23 giugno ed il 30 settembre del 2000,^[15] ma raggiunsero una riduzione in concomitanza delle festività natalizie dello stesso anno, periodo nel quale venne superata dalla concorrente.^[16]

Il 31 gennaio 2001, SEGA annunciò che la produzione del Dreamcast sarebbe terminata a marzo dello stesso anno, adducendo problematiche per la realizzazione contemporanea di software e hardware.^[16] Era chiaro dunque che il Dreamcast effettivamente continuò a riscuotere il successo commerciale, che trovò il proprio limite a causa delle gravi perdite finanziarie subite da SEGA, dopo il Saturn sul quale investì buona parte del proprio capitale, e che non potevano essere risanate durante il periodo di concorrenza con Sony. La vita della console avrebbe comunque potuto dilungarsi se solo per il primo trimestre del 2001avesse superato minimo le 7 milioni di unità vendute; sfortunatamente però per quel periodo Dreamcast ne aveva fatte registrare 4,5 milioni.^[17] Durante il 2002, SEGA ridusse il prezzo di listino del Dreamcast fino ad arrivare a 99.99$.^[18]

Il numero totale di software (quindi di giochi) venduti su Dreamcast ha superato le 64 milioni di unità, superado quelli del Sega Saturn fermatosi a 47 milioni.^[19]

Alcune caratteristiche presenti nel Dreamcast sono state riprese dagli altri produttori di console, e considerate come standard. Il modem (incluso con la console) consentiva agli utenti di navigare in rete, di giocare on-line tramite server dedicati e acquistare DLC tramite Dreamarena, precursore di servizi come Xbox Live e PlayStation Network. Tra i titoli più significativi si possono citare Jet Grind Radio, che ha introdotto la grafica in stile cel-shading; Shenmue, uno dei titoli di punta della console, dotato di una vasta area esplorabile liberamente dal giocatore e precursore degli odierni giochi "open world" e primo esempio di quick time event; Crazy Taxi, simulatore di guida anch'esso dotato di una giocabilità piuttosto aperta; Soul Calibur, considerato uno dei migliori picchiaduro di sempre.^[20][21]

Vi sono anche alcuni giochi che sarebbero dovuti essere pubblicati per Dreamcast tra cui: gli sparatutto in prima persona, Half-Life nel 2000^[22][23] e System Shock 2 nel 2001;^[24]entrambi i progetti furono abbandonati in quanto nel 2001 la console uscì di produzione. Half-Life avrebbe dovuto subire notevoli miglioramenti rispetto alla versione per computer, con un numero maggiore di poligoni, nuove texture ed animazioni;^[25] mentre di System Shock 2 esiste solo una demo scarsamente ottimizzata.^[26] Alla fine del 2007 il Dreamcast poteva vantare un catalogo ufficiale di 688 giochi.^[27]

Il Dreamcast è stato posizionato all'8º posto nella lista delle 25 migliori console d'ogni tempo, creata da IGN, precedendo sistemi di gioco come l'Xbox, il Nintendo GameCube ed il Nintendo Wii.^[28] Nel 2003 invece, GameSpy, inserì il rilascio del Dreamcast e la sua capacità di connettività ed elevata versatilità nella lista "I 25 momenti più brillanti dell'epoca dell'interattenimento elettronico".^[29]

Sul finire degli anni 2000 e l'inizio degli anni 2010, molte furono le voci che insistevano su un possibile ritorno del Dreamcast, in una nuova incarnazione. All'inizio del 2014, cominciò a farsi sempre più prepotente un possibile ritorno della console e si sono avute supposizioni relativi alla fantomatica prossima uscita di un SEGA Dreamcast 2. Queste voci, alcune delle quali palesemente esagerate riguardo alle presunte prestazioni della nuova console, si sono rivelate infondate, ma hanno suscitato ampio interesse e discussioni, a testimonianza del fatto che la SEGA Dreamcast è ancora ben viva nel ricordo appassionato di molti videogiocatori.^[30][31]

Il 10 settembre 2014, Peter Moore di Electronic Arts, ha voluto omaggiare la console in occasione del suo 15º anniversario. Moore, che ai tempi di Dreamcast faceva parte proprio di SEGA, ha affermato l'importanza della console, dicendo: "Non penso sia esagerato affermare che la console e il suo network online abbia preparato il campo alle esperienze che viviamo oggi, il gioco online e cooperativo, l'aggiunta di nuovi contenuti oltre a quelli presenti nel disco del gioco".^[32]

• Central Processing Unit:
  • Hitachi SuperH 4 da 3.2 milioni di transistor@203 MHz
  • 24 Kbyte^[33] cache di primo livello
  • Performance complessiva in MIPS: 360 MIPS
  • Capacità matematica totale della CPU: 1,4 miliardi di operazioni al secondo
  • Processo di fabbricazione a 0,25 µm (micrometri)

Processore grafico NEC Videologic CLX2 PowerVR.

• Graphics Processing Unit:
  • NEC Videologic CLX2 PowerVR @106 MHz
  • Rendering grafico di picco pari a 7 milioni di poligoni al secondo
  • Ombreggiatura a 2 Shaders di tipo non-unificato^[34]
  • Z-buffering
  • Filtro lineare (bilineare e trilineare)
  • Anti-aliasing
  • Bump mapping
  • Gouraud shading
  • 16.7 milioni di colori
• Memoria:
  • 26 MByte RAM di tipo non-unificata
    • 16 MByte RAM principale @100 MHz
    • 8 MByte VRAM dedicata al processore video @100 MHz
    • 2 MByte RAM dedicata al processore audio @63 MHz
• Sonoro:
  • Yamaha AICA PCM a 64 canali
  • Integrazione DSP per effetti in tempo reale
• Unità Disco:
  • GD-ROM 12xCAV
• Comunicazione:
  • Modem 56K (incluso ed aggiornabile)