CPU: 8位 Zilog Z80A

3.546893 MHz （在 PAL/SECAM模式）, 3.579545MHz （在NTSC模式）

图像: VDP (Video Display Processor 视频显示处理器) 源自 德州仪器 TMS9918

同屏最大显示32种颜色 (一个支持点阵图和背景的16色模板，以及一个只支持背景的16色模板) 的64色模板 (也可以通过编程手段同屏显示64种颜色)

屏幕分辨率 256×192 或 256×224。在 PAL/SECAM 模式也支持 256×240

8×8 像素字符, 最大463 (受VRAM空间限制)

8×8 或 8×16 像素点阵图，最大64

横向、竖向以及部分点阵图滚动

声音 (PSG): SN76489 (注意Sega Master System、Game Gear以及Mega Drive / Genesis使用经过轻微改进的SN76489A，而较古老的SG系列使用原版的SN76489)

4个单声道通道 (3个 方波，1个 白噪声)

3音调发生器, 10 octaves each，1 白噪声发生器

声音 (FM): Yamaha YM2413

单声道 FM合成器

可在 9个音调通道 或 6个音调通道+5个打击乐通道 之间切换

1987年的日本版Master System 已内建

仅特定游戏支持

Boot ROM: 64 kbit (8 KB)至2048 kbit (256 KB)，取决于游戏的内置情况

主内存: 64 kbit (8 KB), 可通过游戏卡带扩充

显存: 128 kbit (16 KB)

游戏卡片插口 与 Master System II不通用。

游戏卡带插口 (不包括新近的巴西型号，因为新型号有内建游戏)

日本和韩国的机型使用与SG-1000和Mark II相同的直立形式的44针卡带

其他机型使用横置的50针卡带

卡带设计风格的不同之处在于区域限制的形式

扩展口

未使用，所有区域的产品都有兼容50针插口(但顺序相反)