A SEGA foi originalmente fundada em 1940 no Japão como Standard Games, por Martin Bromely, Irving Bromberg e James Humpert, para fornecer divertimentos pagos ao pessoal das bases militares japonesas. Bromely sugeriu a mudança para Tóquio em 1942, e a "Service Games do Japão" (SeGa) foi registrada em Maio de 1940.
Em 1954, o empresário americano David Rosen se estabeleceu no Japão com a companhia Rosen Enterprises, com a finalidade de exportar obras de arte. Quando a companhia importou cabines de fotografia instantânea, esbarrou num sucesso de vendas: as cabines se tornaram extremamente populares no Japão. Os negócios estavam crescendo, e a Rosen Enterprises se expandiu com a importação de jogos eletro-mecânicos.
A Rosen Enterprises e a SEGA se fundiram em 1965 para se tornar a SEGA Enterprises. Em um ano, a nova companhia lançou um jogo simulador de submarinos chamado "Periscópio" que alcançou sucesso estrondoso no mundo inteiro.
Em 1969, a Gulf & Western Industries comprou a SEGA, e Rosen foi mantido como CEO. A Sega continuou a crescer e prosperar. Nos arcades, a Sega tornou-se conhecida pela criação de Frogger e Zaxxon, e foi necessária sua divisão entre SEGA da América e do Japão devido à imensa carga de trabalho. Em 1982, o lucro das duas divisões juntas foi de US$ 214.000.000,00.
Então aconteceu o crash dos video games de 1983. Perdendo dinheiro, a Gulf & Western vendeu a divisão americana da Sega para a Bally Manufacturing Corporation. A Sega do Japão foi comprada por 38 milhões de dólares por um grupo de investidores liderados por Rosen e Hayao Nakayama, um empresário japonês que havia sido dono de uma das empresas compradas por Rosen. Nakayama se tornou o novo CEO da SEGA, e Rosen assumiu a direção de sua subsidiária nos Estados Unidos. Em 1984, o conglomerado japonês CSK comprou a Sega, e a renomeou para Sega Enterprises Ltd., com sede no Japão, e dois anos depois, suas ações estavam sendo negociadas na Bolsa de Valores de Tóquio.
Em 1986, a SEGA lançou o primeiro Alex Kidd. Ele foi o mascote da empresa até 1991, quando seria substituído por Sonic. O personagem (um ouriço extremamente veloz) é um dos maiores sucessos da empresa, tornando-se um clássico até nos dia atuais. Ainda em 1991, investindo no sucesso dos arcades, lançou Time Travelers, jogo inspirado em velho oeste com atores reais. As imagens eram reproduzidas por uma tela e refletidas por um espelho curvo sobre a área de jogo, criando a falsa impressão de holograma. A tecnologia era cara e a jogabilidade tinha problemas, e não houve mais investimentos nessa linha.
Em meados de 2004, a Sammy assumiu o controle majoritário da Sega sob um custo de 1.1 bilhão de dólares, criando a nova companhia denominada Sega Sammy Holdings, agora uma das maiores desenvolvedoras de jogos do mundo
