8-битный Zilog Z80A: Тактовая частота: 3,54 МГц в PAL/SECAM приставках, 3,57 МГц в NTSC-приставках.
Графика:
VDP (Video Display Processor), похожий на Texas Instruments TMS9918: Одновременно 16 цветов для спрайтов и 16 для фона из палитры в 64 цвета. Разрешения 256×192 и 256×224. PAL/SECAM также поддерживает 256×240. тайлы фона размером 8×8 пикселей, не более 488 разных тайлов (ограничение по размеру видеопамяти). спрайты размером 8×8 или 8×16 пикселей, не более 64 спрайтов. аппаратный скроллинг (прокрутка) экрана во всех направлениях. Возможен частичный скроллинг.
Существует возможность подключения стереоочков (поддерживается в нескольких играх).
Звук:
Texas Instruments SN76489: Четырёхканальный PSG (Programmable Sound Generator — программируемый звуковой генератор). Три канала с квадратной формой сигнала, один шумовой канал. Программируемые тон/шум и затухание. В версию Sega Mark IV (выпущенную в Японии) встроен дополнительный звуковой чип Yamaha YM2413, воспроизводящий 9-канальную FM-музыку (поддерживается только в некоторых играх).
Память: ПЗУ BIOS: от 64 кбит (8 Кбайт) до 2048 кбит (256 Кбайт), в зависимости от встроенной игры. Основное ОЗУ: 64 кбит (8 Кбайт), может расширяться. Видеопамять: 128 кбит (16 Кбайт). Game Card slot (отсутствует в Master System II). Game Cartridge slot: Японские и южнокорейские варианты используют 44-контактные картриджи, аналогичные SG-1000 и Mark II. Версии для остальных регионов используют 50-контактные картриджи.[3] Слот расширения.