Das Modell 2 ist eine Weiterentwicklung der Architektur des Modell 1-Systems und wurde wie sein Vorgänger in Zusammenarbeit mit Martin Marietta entwickelt.

Bereits bei der Erstellung von Modell 1 war Sega auf die Idee gekommen, anstelle einer einfachen flachen 3D-Schattierung wie bei Modell 1 ein System zu entwickeln, mit dem Objekte in strukturiertem 3D verwaltet werden können. Martin Marietta und Sega entwickeln den grafischen Teil, um die große Entwicklung des Modells 2 zu ermöglichen: die Fähigkeit, dieses strukturierte 3D zu verwalten.

Trotz seiner hohen Produktionskosten ist das Modell 2 sehr beliebt geworden, ein Erfolg für Sega. Dieses System beherbergt eines der beliebtesten Renn-Videospiele der Arcade-Welt: Daytona USA und die erste Folge der berühmten Serie The House of the Dead.

Das System wurde viermal überarbeitet: Modell 2, Modell 2A CRX, Modell 2B CRX, Modell 2C CRX. Alle Systeme enthalten einen zentralen Intel i960-Prozessor. Das Modell 2 verwendet die Soundkarte des Modells 1. Die anderen Systeme verwenden eine gemeinsame Soundkarte, die sich jedoch vom Modell 2 unterscheidet. Jede der vier Versionen verwendet einen bestimmten Grafikteil. Das Modell 2C CRX verfügt optional über zwei Versionen der MPEG-Decodierungs-Soundkarte. Das Modell 2B CRX und das Modell 2C CRX bieten erweiterte Kommunikationsfunktionen, mit denen mehrere Systeme an ein lokales Netzwerk angeschlossen werden können.