乗用車用ガソリンエンジンへのシーケンシャルターボ適用は1987年のポルシェ・959が初であるとされる。日本車では1990年のユーノス・コスモ用20B-REW、13B-REWが初である。後にトヨタ・スープラなどの2JZ-GTEや、2代目スバル・レガシィのEJ20でも採用された。なお、トヨタは「2ウェイツインターボ」、富士重工業は「2ステージターボ」と呼んでいた。後にポルシェはシーケンシャルターボの採用をやめ、997型911から可変容量ターボの一種であるVGターボを片バンクに1基ずつ使用したツインターボで、低速トルクおよびターボラグの改善と出力向上を得ている。日本車においては、2002年の排出ガス規制強化により、マツダはロータリーエンジンへのターボチャージャー付加をやめ、富士重工業は4代目レガシィから低回転時のトルクを向上できるツインスクロールターボ（ツインエントリーターボ）に切換え、ターボチャージャーの数は1基のみになっている。ガソリンエンジンにおけるシーケンシャルターボの採用は少なくなっているが、ディーゼルエンジンでは、BMWがバリアブル・ツインターボと呼ぶ直列タイプをN47D20T0に採用し、メルセデスのOM651も直列タイプであるボルグワーナーのR2S(レギュレーテッド2ステージターボチャージング)を採用、フィアットも1.9 マルチジェットツインターボに直列タイプのTST（ツーステージターボ）を、ヒュンダイも直列4気筒のU2 1.7およびR 2.2に直列タイプの2ステージターボを採用しており、国内メーカーではいすゞがギガにおいて6NX1エンジンに、エルフにおいて4JJ1エンジンに、フォワードやエルガにおいて4HK1-TC*において2ステージターボを採用している。三菱ふそうも、スーパーグレートやエアロエースに搭載される排気量7.7Lの6S10エンジンで2ステージターボを採用している。また、マツダはSKYACTIV-D2.2と称して圧縮比を14程度まで低減した排気量2.2Lのディーゼルエンジンに2ステージターボを採用し、初採用車となったCX-5以降の設定のある車両に搭載している。
エンジンの作動状態によって二つのターボチャージャーを使い分けるのがシーケンシャルターボである。前述のツインターボと同様に2基のターボチャージャーを使用するため、シーケンシャルツインターボとも呼ばれる。シーケンシャルターボは直列タイプと並列タイプの2種類に分けられる。直列タイプでは小型のターボチャージャー（小型ターボ）と大型のターボチャージャー（大型ターボ）を直列につなげて使用する。排気側はエンジン、小型ターボ、大型ターボの順に直列につながっており、小型ターボをバイパスする経路が設置される。吸気側のレイアウトは大型ターボ、小型ターボ、エンジンの順に直列につながり、排気側と同様に小型ターボをバイパスする経路がある。エンジン回転数が低く排気ガス流量が少ない領域では、全排気ガスを小型ターボへ集中させて、ターボラグを少なくし、低速トルクを確保する。エンジン回転数が上昇し、排気ガス量が増加してきたところで徐々にバイパスバルブを開き、小型ターボをバイパスさせて大型ターボへ排気ガスを導入する。バイパスバルブが開くに従い、小型ターボのタービン前後圧力差は小さくなるため、以降の過給は大型ターボのみが受け持つ。なお、このとき小型ターボのコンプレッサーが抵抗になるため、吸気側のバイパスバルブを開き小型ターボは吸気側でもバイパスされる。並列タイプは一つ目のターボチャージャー（プライマリーターボ）と二つ目のターボチャージャー（セカンダリーターボ）が並列に設置される。排気側ではどちらか片方のターボにウェイストゲートが設置され、セカンダリーターボ上流には排気ガス導入を制御する切換えバルブが設置される。吸気側ではセカンダリーターボに、コンプレッサーを通過した吸気を再循環させるリリーフバルブがあり、プライマリーターボ側の吸気管との接合前に切換えバルブが設置される。エンジンの低回転領域では直列タイプと同様に全排気ガスをプライマリーターボに導き過給圧を得るが、中高速域では吸排気の切換えバルブを開きプライマリー、セカンダリーの二つのターボで過給を行う。どちらのタイプもエンジンの作動状態に合わせて二つのターボチャージャーの作動状態を切り替える必要があるため、電子制御が必須になっている。また、切換え時にトルクの段差が生じやすいため、この制御が課題になっている。
ZAC2048年9月。アーサー市郊外の地下秘密基地にて完成。同年10月に帝国前線基地へと強襲。「塔の上の悪魔」と恐れられたアイアンコングを撃破し、首都への突破口を開いた。同年12月。共和国首都に立ち塞がる帝国ゾイドを撃破していき、マイケル・ホバート少佐の乗るデスファイターと交戦。デスファイターの振るう電磁剣にも、荷電粒子砲の至近距離照射にも耐え、デスファイターの胸部へマグネーザーを突き入れて撃破し、共和国首都を奪還することに成功。ZAC2051年3月にはマッドサンダー師団は帝国首都を包囲。そしてニカイドス島上陸作戦に回され、「ビッグマザー」に搬送され上陸。帝国軍ゾイドを次々と蹴散らしていった。ZAC2052年2月には暗黒大陸上陸作戦に参加。同年11月にはグラハム大尉によるリモコン操作で、無人型の機体が暗黒軍の兵器工場への攻撃を行っている。ZAC2054年2月にはギルベイダーと交戦。マグネバスターを使用するも回避され、ビームスマッシャーを投射される。直撃コースであったが、サラマンダーF2が庇う形でこれを防いだ。同年5月、サンダーパイレーツを旗艦とした35機の艦隊が暗黒大陸への極秘裏潜入作戦を敢行。しかしながら、同作戦の暗号が暗黒軍に解読され、事前に対策がなされていた事と、共和国側が水中用に改造されたギルベイダーに想定外の攻撃を受けた事、マッドサンダーに対潜用の装備を積載しなかった一方で、ギルベイダーには魚雷が装備されていたという要因が重なり艦隊は大打撃を受ける。さらにはギルベイダーの第二次飛行隊が駆け付け、上空からも攻撃が加えられたことで艦体は壊滅した。時期不明の戦いでは共和国軍の救援を撃破したギルベイダーと交戦。直前に砲撃を加えていたガンブラスターがツインメイザーによって機能停止に追い込まれた後、ギルベイダーと格闘戦を行う。両機の激突時にビームスマッシャーによってマグネーザーが破壊された事から、ギルベイダーの集中攻撃を受け、最終的にはツインメイザーによって撃破された。ZAC2055年。暗黒大陸デビルメイズにおける戦いでは、進軍を行った先でギルベイダーと交戦。狭い谷に誘い込まれたために身動きがとれず、苦戦する。ZAC2101年10月下旬。セスリムニルの戦いにおいては、復活した機体20機が投入され、デスザウラー30機と交戦。マグネーザーによってデスザウラーの片手を破壊するも、機体の弱体化と共和国技術陣の計算ミスから右側面の反荷電粒子シールドの防御力が足りず、最大出力の荷電粒子砲を受け右側面のマグネーザーとシールドが溶解する。これによってデスザウラー側もファンが焼き切れ、荷電粒子砲を発射する余力を失う結果となった。しかし、白兵戦に移行しダメージを受けた部位へ攻撃を受け続けることによって劣勢になるも、その最中アサルトケーニッヒウルフが煙幕によってマッドサンダーを援護。その隙にマグネーザーをデスザウラーの喉元に刺し込み、勝利を収めた。最終的に同戦闘によって投入されたデスザウラー、マッドサンダーの双方はすべて中破・大破し、戦闘不能となっている。