メガCDをメガドライブに接続することで、メガCD用ゲームをプレイできるほか、オーディオCDおよびCD+G規格のCDを再生することが出来る拡張型ゲーム機である。

メガドライブ本体側面の拡張用スロットを使用して、本体の下に接続する。初期型のメガCDのCDドライブは電動で開閉するトレイ式（フロントローディング式）で、後期型のメガCD2では手動で開閉するトップオープン式に改められている。メガCD・メガCD2はどちらもメガドライブ・メガドライブ2の両方の本体に接続可能となっている。

フロッピーディスクやハードディスクなどパソコン用記憶装置でも使われていたCAV方式を採用していた。内周と外周のトラックで回転速度を変えて制御するランダムアクセスとエラー補正機能を備えた本格派のCD-ROM機として発売された。