Esso aggiungeva alla console la capacità di riprodurre CD audio, per caricare giochi da CD e per riprodurre i dischi CD+G

Il primo modello era dotato di un meccanismo di caricamento basato su caddy, la seconda versione era più piccola e il meccanismo di caricamento era dall'alto.

Il Sega Mega CD nelle intenzioni della casa nipponica era stato sviluppato per competere con la console PC-Engine che era dotato di un CD ROM esterno.Inoltre grazie a tale add-on il Mega Drive poteva raggiungere le capacità aventi dal Super Nintendo tramite i famosi chip.

Negli Stati Uniti e nell'Europa il Sega Mega CD è stato considerato un fallimento per via del suo alto prezzo, le sue scarse vendite,lo scarso supporto e per la generale confusione con il Sega Mega Drive 32X, un'altra periferica sviluppata per Mega Drive. Il supporto di questa periferica fuori dal Giappone era scarso e quindi molti acquirenti persero fiducia nella società.

• processore Motorola MC68000 16-bit a 12 MHz
• processore secondario Genesis 68000
• processore audio Z80A a 3.58 MHz
• palette di 512 colori di cui 64 contemporaneamente su schermo
• risoluzione video 320 x 220, fino a 80 sprites su schermo
• lettore CD 1X dotato di una cache da 120Kb
• 6 Mbits extra di RAM
• chip audio multipli, 8 canali; sonoro del Sega Mega Drive come audio secondario
• scaling e bi-axial rotation supportate via hardware