Lançado em 1994, o SEGA 32X era um acessório que se conectava ao Mega Drive pelo slot de cartuchos e ampliava seus recursos, em vez de funcionar como um console independente. Seu hardware de 32 bits, com dois processadores, permitia gráficos mais detalhados e efeitos tridimensionais, enquanto cartuchos próprios davam acesso a jogos exclusivos. O aparelho também podia ser combinado ao SEGA CD em configurações compatíveis, integrando a estratégia da Sega de estender a vida do Mega Drive antes da chegada do Saturn.
Entre os títulos que ajudam a definir a biblioteca estão Knuckles' Chaotix, com personagens do universo de Sonic, e os jogos de ação e corrida Metal Head, Tempo e Motocross Championship. A plataforma também recebeu versões de Mortal Kombat II e DOOM. Apesar de mostrar possibilidades gráficas distintas para o Mega Drive, o 32X teve uma trajetória curta e uma biblioteca limitada. Sua posição entre o SEGA CD e o Saturn ilustra um período de transição em que a Sega apostou em acessórios para atualizar consoles existentes, antes de migrar para uma nova geração.