Dreamcast war nicht die erste Konsole die Hitachi mit einem Hauptprozessor belieferte. Neben dem Saturn hatte auch das 32-X einen Chip dieser Firma. Der Prozessor (200 MHz) hat eine Kapazität von 360 Millionen Rechenoperationen pro Sekunde. Über den Internen Datenbus können bis zu 800 Mbyte pro Sekunde verschoben werden.

Grundvorrausetzung für die Entwicklung des Chips war es, dass Windows CE ohne Probleme auf den Dreamcast portiert werden konnte. Das Microsoft Betriebssystem sollte eine schnelle Umsetzung von PC Spielen auf dem Dreamcast ermöglichen.

Das eigentliche Betriebssystem war aber nicht Windows CE (welches sich gar nicht im Rom des Dreamcast befindet, sondern von der jeweiligen Spiele GD nachgeladen wird), sondern das speziell für Dreamcast abgestimmte hauseigene System. Da die SEGA-Entwickler bereits mit der Struktur der Prozessoren vertraut waren (der Saturn besaß zwei CPUs der selben Familie) konnte das Betriebssystem optimal angepasst werden.
 

Grafikprozessor (NEC):

Für die Grafikchipherstellung standen am Anfang mehrere Firmen zur Auswahl.

Die Firma Lockheed Martin, die bereits die Grafikprozessoren für die Arcadeboards Model 1 und 2 entwickelten, 3Dfx in Amerika und in Japan die Firma NEC.
Während man in Amerika den Auftrag an 3Dfx (Codename: Black Belt) vergab arbeitete man parallel in Japan mit der Firma NEC (Dural) zusammen. SEGA musste sich aber auf einen Hersteller festlegen. Sie entschieden sich für den PowerVR2 Chip der Firma NEC. 3Dfx konnte sich mit dieser Entscheidung seitens SEGA aber nicht anfreunden und klagten sie an geheime Unterlagen an NEC weitergegeben zu haben und dadurch einen Technisch besseren Chip zu entwickeln..

Der mit 100 MHz getaktete VideoLogic Power VR2 Dreamcast Prozessor beherrscht folgende Effekte:

-Echtzeit-Lichteffekte
- 256 verschiedene Nebeleffekte
- Super Sampling Antialiasing
- Specular Highligting
- Textur Filtering
- Bump Mapping
- Perspective Correction
- Alpha Blending
- ARGB Gouraud Shading
- MIP-Mapping
- Bilinear-Trilinear
- Anistropic-Filtering