Le développement du Mega-CD était top-secret, les programmeurs de jeux ne savaient pas pour quel produit ils concevaient jusqu’à ce que le Mega-CD ait été finalement montré à l’exposition de jouet de Tōkyō au Japon. Le Mega-CD a été conçu pour concurrencer au Japon la PC Engine, qui avait une unité de lecteur de CD-ROM séparé.

Au début, le Mega-CD était une unité de CD sur plateau, qui était sous la console. Le Mega-CD 2 était une évolution plus petite, meilleur marché, et se branchait à côté de la Mega Drive. Ainsi le Mega-CD 2 s’encastre parfaitement dans la Mega Drive II. Le Mega-CD 2 est compatible avec la première version de la Mega Drive, et afin d’éviter que celle-ci dépasse de son support, un module plastique additionnel maintenu par une plaque métallique et deux vis était proposé, afin d’adapter la longueur du Mega-CD 2 à celle de la Mega Drive.

Sega voulut présenter la puissance du Sega-CD en se concentrant sur l’exportation des jeux en full motion video (FMV), utilisation de films pour illustrer le jeu, laissant de côté des jeux plus traditionnels, moins impressionnants visuellement, mais qui pouvaient tirer profit de l’espace mémoire supplémentaire du média CD. Les jeux FMV sont visuellement réussis, mais ils ennuyèrent les joueurs par leur gameplay et leur interactivité limitée. Une autre critique concernait la bibliothèque de titres, composée de shovelware, jeux déjà existants où sont seulement ajoutées des modifications mineures, généralement une bande sonore remastérisée ou des vidéos, ainsi que le faible développement de titres spécifiques au Mega-CD.

Le lecteur CD simple vitesse ajoutant des temps de chargement aux jeux, les graphismes en 64 couleurs et un processeur sous-puissant pour le rendu vidéo seront les grosses faiblesses de ce système.

Finalement, le Sega-CD ne convaincra pas les joueurs américains, principalement à cause de son prix. Pour toutes ces raisons, la chute des ventes démarra en 1993, et finit avec l’abandon du périphérique en 1996.