Le Model 2 est une évolution de l'architecture du système Model 1. Comme son prédécesseur, il a été développé en collaboration avec Martin Marietta.

Dès le départ, au moment de la création du Model 1, Sega avait déjà dans l'idée de créer un système capable de gérer des objets en 3D texturée, au lieu d'un simple ombrage 3D plat comme sur le Model 1. Martin Marietta et Sega développent la partie graphique pour permettre la grosse évolution du Model 2 : la capacité de gérer cette 3D texturée.

Malgré son coût de production important, le Model 2 est devenu très populaire, un succès pour Sega. Ce système accueille un des jeux vidéo de course les plus populaires du monde de l'arcade : Daytona USA et le premier opus de la célèbre série The House of the Dead.

Le système a connu quatre révisions : le Model 2, Model 2A CRX, Model 2B CRX, Model 2C CRX. Tous les systèmes intègrent un processeur central Intel i960. Le Model 2 utilise la carte son du Model 1. Les autres systèmes utilisent une carte son commune, mais différente du Model 2. Chacune des quatre versions utilise une partie graphique spécifique. Le Model 2C CRX possède deux révisions cartes son optionnelle de décodage MPEG. Les Model 2B CRX et Model 2C CRX proposent des fonctions de communication avancées qui permettent de brancher plusieurs systèmes en réseau local.