Game Gear的硬体架构与SEGA早先推出的家用游戏机SEGA Mark III/Master System大致相同，皆搭载由制造的Zilog Z80 8位元中央处理器（CPU），频率为3.58MHz。主机配有一面对角线宽度为3.2英寸（81公釐）的背光STN液晶萤幕，解析度为160×144像素，共支援4096色显示，其中同时发色数可达32色。Game Gear使用AA电池作为主要电力来源，在6颗电池电量全满的情况下，其续航力最多可达3至5小时；世嘉也因应顾客需求推出了官方电池扩充包，用以延长主机续航力