アーケードゲーム事業と同じくコンシューマゲーム進出前からの主力事業で、1965年に進出。「セガワールド」「セガアリーナ」「ハイテクランドセガ」「クラブセガ（CLUB SEGA）」「ギーゴ（GIGO）」「岡山ジョイポリス」「サミーズレグノ」「サミーズストリート」などを直営もしくは株式会社セガ アミューズメントが運営していたが[31]、2012年10月1日に株式会社AGスクエアを吸収合併して株式会社セガ ビーリンクから商号変更した株式会社セガ エンタテインメントへ事業を再移管。

2020年12月30日に当時の親会社であったセガグループが保有していたセガ エンタテインメント株式の内85.1%をGENDAへ譲渡した。セガ エンタテインメントの商号も株式譲渡当日に株式会社GENDA SEGA Entertainmentへ変更。セガ（2021年3月まではセガグループ）は残り14.9%のGENDA SEGA Entertainment株式を保有していたが、2022年1月28日にセガが保有していたGENDA SEGA Entertainmentの全株式をGENDAへ譲渡したと同時に、商号をGENDA GiGO Entertainmentへ再度変更したのと同時に、セガサミーグループは57年間続けてきたアミューズメント施設事業から撤退。同年3月以降から順次セガの名前を冠した展開するゲームセンターも「GiGO」の商号を一年ぶりに復活する形で変更された。
エンタテインメントパーク事業

1994年7月に開業した横浜ジョイポリスを皮切りに各地エンタテインメントパークであるジョイポリスを各地に開業させ、さらに2013年8月に「Orbi Yokohama」を開業させてセガ直営で運営してきたが、東京ジョイポリス・梅田ジョイポリス・Orbi Yokohamaの3施設は2015年4月1日にセガから新設分割で設立された株式会社セガ・ライブクリエイションへ事業移管[8][9][10][11][12]。2017年1月1日付でセガサミーホールディングスが保有していたセガ・ライブクリエイション株式の内85.1%が譲渡されたと同時に、セガサミーグループは東京ジョイポリス・梅田ジョイポリスの運営からは撤退し、Orbi Yokohamaは同日付で当時セガの親会社であったセガグループへ運営移管。

セガ・ライブクリエイションは株式譲渡当日にCAセガジョイポリス株式会社へ商号変更。Orbi Yokohamaは2020年12月31日で閉館となったと同時に、セガサミーグループは施設運営事業から撤退。
業務用カラオケ事業

1994年にセガが子会社のセガ・ミュージック・ネットワークスを設立し、「セガカラ」の名で業務用カラオケ事業に参入したが、後の不振により、2007年9月1日にセガ・ミュージック・ネットワークスの全株式を株式会社BMB（後に株式会社エクシングへ吸収合併）へ譲渡し業務用カラオケ事業から撤退。
玩具事業

1980年代にTOY事業部（玩具事業）を立ち上げ、ピッチングマシン玩具の「ロボピッチャ」（湯川英一がテレビCMに出演）や、光線銃（テレビアニメとのタイアップに伴い「ジリオン」に改称）などの製品をリリースした。代表的な外部版権ものは、1988年から『それいけ!アンパンマン』の玩具群をアガツマ（ピノチオ）を中心に、バンダイやトーホー（現ジョイパレット）と共同で展開した。

また、メガドライブと同じ性能の幼児向けに作られたテレビ絵本の「キッズコンピュータ・ピコ」や、1996年にリリースしたゲームギアの事業を移管し、子供向けに絞られた同一ハードの「キッズギア」も玩具事業の管轄となっていた。

1994年5月にセガが株式会社ヨネザワを買収し、株式会社セガ・ヨネザワに社名を変更している。それ以降は当社の玩具事業とグループ内で競合する状態が続いていたが、1998年4月に『ピコ』や『アンパンマン玩具』などの商品も完全にセガ・ヨネザワに移管する形で玩具事業から撤退し、それと同時にセガ・ヨネザワは株式会社セガトイズに社名を変更された。ただし、セガ株式会社が商標権を保有するセガの共通ロゴは、2000年から2020年までの間、使用していなかった。株式会社セガトイズは前述の通り2024年4月1日付で株式会社セガ フェイブに商号変更された。
自動車教習所向けドライビングシミュレーター事業

かつては自動車教習所向けのドライビングシミュレーターもセガ自体からリリースされていたが（『免許の鉄人』としてアーケードマシン化）。

セガ撤退以降はセガ・ロジスティクスサービス（開発・製造・販売）に移管している。
製品
アーケードゲーム事業

1973年にアタリが発売した『ポン』のコピーゲームである『ポントロン』から参入した。詳細は「アーケードゲームのタイトル一覧 (セガ)」を参照