Dans son optique de progresser sur le marché des consoles de salon, Sega lance aux États-Unis, en 1986, sa quatrième version de la SG-1000 (Mark 4), qu'on nomme Master System. Elle ne sort pas tout de suite au Japon, car ce n'est qu'une version relookée de la Mark III. Son avantage par rapport aux autres modèles est de posséder un port pour des lunettes 3D, indispensables pour jouer avec certains jeux. La machine sort en 1987 en Europe, en même temps que la NES, ce qui permet aux deux consoles de se partager le marché. A ce moment, Sega rend la console également disponible sur le marché japonais. Néanmoins, au Japon, la Famicom de Nintendo est déjà présente depuis plusieurs années et ne laisse aucune place à sa nouvelle concurrente.

[VIDEO 0 INTROUVABLE]

De nombreux jeux seront disponibles sur cette console. Une immense partie de cette ludothèque sera issue des bornes d'arcade, mais on retiendra surtout un nouveau jeu, Alex Kidd in Miracle World. Ce jeu connaîtra un grand succès et permettra à Sega de sortir plusieurs suites. Auprès des joueurs, Alex Kidd deviendra la première mascotte officielle de la firme. Ce personnage possède une particularité selon le territoire où le jeu est distribué : il se nourrit d'onigiri (boulettes de riz farcies de poisson) dans la version japonaise, alors que dans les versions américaine et européenne, il se nourrit de hamburgers.

[VIDEO 0 INTROUVABLE]

Sega sort par la suite en 1990 la Master System II (Mark4Jr), mais uniquement en Europe et en Amérique, le Japon étant ignoré. C'est une version « épurée » et plus compacte de la Master System. La console est dépourvue d'extension pour lunettes 3D, de port disquette Sega My Card ainsi que de bouton Reset. Son seul avantage est que le jeu Alex Kidd in Miracle World est inclus dans la machine : il suffit d'allumer la console sans jeu dans le port cartouche.

[VIDEO 0 INTROUVABLE]

Au total, ce seront 13 millions de Master System (I et II confondues) qui seront vendues dans le monde, contre 62 millions de NES. Ce chiffre décevant pour Sega peut s'expliquer par la forte présence de Nintendo au Japon, mais aussi par l'annonce de la nouvelle génération de console Sega qui commence à sortir en même temps que la Master System II. Le public préfère alors directement investir dans des consoles plus récentes avec une ludothèque qui peut encore s'agrandir.

D'un autre côté, Sega s'affirme comme leader du marché de l'arcade. Yu Suzuki rejoindra l'unité AM2 de Sega et est à l'origine des bornes Hang On (1985) où l'on joue en chevauchant une moto, ou encore Space Harrier, sorti la même année. Ces succès pousseront l'entreprise à développer des systèmes plus performants (le System 1, 2 puis E, le System 16) sur lesquels tourneront OutRun (1987), Golden Axe (1989), etc.

[VIDEO 0 INTROUVABLE]