Das Sega Mark III übertraf Nintendos NES technisch in beinahe allen Punkten und hielt dennoch am 200$ Preis fest. Sein Herzstück war ein Zilog Z80 Prozessor mit 3,5 Mhz, wie er in Segas und Nintendos damaligen Automaten steckte. Beinahe doppelt so hoch wie die Taktrate des NES. Zu den 64 möglichen darstellbaren Sprites war nicht nur horizontales sondern sogar diagonales Scrolling möglich und das bei 32 Farben aus einer 64er Palette, statt den 24 von 52 des Konkurrenzproduktes. Hinzu kamen 8 KB RAM und 16 KB Video-RAM, wo das NES gerade mal 2 KB besaß. Abgerundet wurde es durch einen programmierbaren Soundgenerator mit 4 Kanälen, der in der japanischen Version sogar FM Sound lieferte. Das Sega Mark III erschien im Oktober 1985 in Japan, jedoch erneut ohne spürbaren Erfolg. Das hing größtenteils damit zusammen, dass es zu dem Zeitpunkt gerade mal drei Spiele gab: Hang-On, Pit Pot und Satellite 7. Selbstverständlich war das Mark III abwärtskompatibel und ließ es somit zu, alle alten SG-1000 Produkte zu spielen, aber da endete die Freude. Denn Nintendo hatte den heimischen Videospielmarkt zwischenzeitlich fest im Griff. Ihre Lizenzvereinbarungen hielten die Entwicklungsstudios davon ab, deren Spiele parallel für andere Konsolen neben dem NES zu produzieren. Selbstverständlich durfte Sega den Entwicklern die Spiele abkaufen und selbst eine Konvertierung anfertigen, was sie auch taten. Aber Spiele wie Elevator Action offenbarten die meist nur dreimonatige Entwicklungszeit und den damit verbundenen Qualitätsverlust gegenüber seinem Original.
Sega musste sich auf ihre Eigenentwicklungen stützen. Sie warben neue Programmierer an, die einen Automaten-Hit nach dem anderen produzierten und ihn nachträglich fürs Mark III konvertierten. Fantasy Zone füllte noch 1985 die Spielhallen und im Folgejahr das Mark III. Prinzipiell verfolgtes es Williams Electronics Defender Konzept von einer halben Dekade zuvor. Der Spieler steuerte das empfindungsfähige Raumschiff Opa-Opa durch acht zuckersüße Comicwelten. Beliebig nach links oder rechts scrollend schoss Opa-Opa mit zwei verschiedenen Feuerarten, anrückende Feinde vom Himmel, sammelte die hinterlassenen Coins ein und erstand dafür im ebenfalls umher fliegenden Shop bessere Waffen, Antriebe und dergleichen. Ungeachtet der kindlichen Grafik war Fantasy Zone eine Kugelhölle, an dessen Ende Opa-Opa seinen eigenen Vater tötete. Mit insgesamt sechs Nachfolgern avancierte Fantasy Zone zu Segas erster Hitspielreihe und für einige Monate wurde Opa-Opa Segas Maskottchen.
Yu Suzukis dritte Kreation war kein offizieller Nachfolger, spielte letzten Endes aber dennoch im Fantasy Zone Universum. Mit einer gigantischen Laserwumme unter dem Arm, raste der Spieler als Arnold Schwarzenegger Klon Harrier in den Bildschirm und zerfeuerte Feindwellen. Der ursprüngliche Entwickler Ida, wollte den Spieler einen Harrier Jet steuern lassen. Aber der Jäger entpuppte sich selbst für Segas System-16 Platinen als zu groß und animationsreich. Weshalb Harrier auf Eis gelegt wurde, bis Yu auf die Idee kam, den Düsenjäger in eine Person zu verwandeln, die bei den Flugmanövern weniger Frames verschluckte. Yu kombinierte Ideen von Michael Endes Unendlicher Geschichte mit dem japanischen Cobra Manga und ließ sich für die Bosse von Roger Deans Fantasy-Gemälden animieren. Trotz der Reduzierung auf die Space Harrier Figur kratzte der 3D Shooter am Speicher-Limit und so flogen dem Spieler überwiegend Felsen oder mehrseitige Würfel entgegen. Bei Sega selbst glaubte jedoch keiner an einen Erfolg von Space Harrier. Bis dahin verkauften sich 3D Titel überhaupt nicht. Deshalb begab sich Yu Suzuki auf Ursachenforschung und fand heraus, dass den Spielern die zu treffenden Ziele zu klein waren. Da sie ohnehin auf den Spieler zuflogen und zwangsläufig größer wurden, programmierte Yu eine Zielhilfe. Je näher die Objekte kamen, desto wahrscheinlicher wurde ein Treffer, bis der Spieler gar nicht mehr verfehlen konnte. Diese Unterstützung machte Space Harrier im Gegensatz zu Fantasy Zone spielend leicht. Weshalb Yu wiederum unzerstörbare Hindernisse implementierte, die obendrein umflogen werden mussten. Die atemberaubende Ballerorgie wurde in den Spielhallen durch einen hydraulischen Sitz vervollständigt. Ein Faktor, weshalb Hayao den Spielautomaten zunächst nicht produzieren wollte und sich erst breit schlagen ließ als Yu seinen Lohn dafür verpfändete. Zur Pfändung kam es glücklicherweise nie. Denn Space Harrier wurde ein bombastischer Durchbruch mit ebenfalls mehreren Nachfolgern und Yu Suzuki erhielt als Dank sein eigenes Entwicklungsstudio: Sega AM2.
In den Spielhallen war Nintendo zu dem Zeitpunkt längst kein Konkurrent mehr, aber Namco hatte sich mit ihrer Pole Position Reihe einen Namen für Rennspiele gemacht und mit Hang-On alleine rang Sega ihnen den Titel nicht ab. Da Yu Suzuki kein Fan von Nachfolgern war und er damals Burt Reynolds „Auf dem Highway ist die Hölle los“ liebte, schuf er für Sega Out Run. Ein 3D-Rennspiel, das wie Hang-On dem Spieler-Fahrzeug mit der Kamera folgte und er vor Ablauf der Zeit ins Ziel gelangen musste. Nur dieses Mal eben nicht wie bei Hang-On oder dem parallel erscheinenden Enduro Racer auf einem Motorrad, sondern in einem knallroten Ferrari Testarossa Spider. Außerdem beinhalteten die Strecken gegen Ende eine Weggabelung, worüber der Spieler während der Fahrt sein nächstes Ziel bestimmen durfte. Die europäischen Out Run Strecken basierten tatsächlich auf Aufnahmen, die Yu 1986 in Frankfurt, Venedig, Rom, Monaco und vielen anderen Städten mit einem Leihwagen schoss. Was bedauerlicherweise für ihn kein 12-Zylinder-Ferrari war. Diese damals gänzlich ungewöhnliche Praktik sollte gut ein Jahrzehnt später zum Standard für realistisch wirkende Videospiele werden. Der Out Run Automat löste in den japanischen Spielhallen über Jahre hinweg Begeisterungswellen aus. Noch Jahre später erhielt Sega neue Bestellungen, weil die Massen von Fans bei der Highscrorejagd die Schaltungsknüppel abrissen.
Zeitgleich mit dem Out Run Automaten-Release brachte Sega ihr Mark III auf den nordamerikanischen Markt. Nun selbstverständlich zusammen mit sämtlichen Automaten-Hits. Um den Durchbruch ihres stärksten Konkurrenten replizieren zu können, warb David Nintendo deren amerikanischen Verkaufsleiter, Bruce Lowry, ab. Ebenso folgten Sie Nintendos Vorbild die Konsole nicht als solche zu bezeichnen. Das Komplettsystem wurde das Sega Master System. Eine namentliche Verbindung zu Martial Arts, wo es nur einen wahren Meister gab. Die Konsole tauften sie „Power Base“ entgegen Nintendos „Control Deck“ und neuen Gamepads büßten den Mini-Joystick zugunsten des etablierten D-Pads ein. Spieler durften sich bei der Basis-Version des Master Systems zwischen Hang-On und Astro Warrior oder Hang-On und Safari Hunt entscheiden, wenn sie zusätzlich die Light-Gun wollten. Auf diese Weise gelang es Sega innerhalb der letzten vier 1986 Monate 125.000 Master Systeme in den USA zu verkaufen. Damit lagen sie über Ataris 100.000 Verkäufen derer 7800er Reihe, aber weit ab ihrer angedachten 750.000 und Nintendos 1,1 Millionen NES Verkäufen im selben Zeitraum.