Depuis l'arrêt de la Dreamcast, Sega est resté un éditeur et développeur de jeux, et continue d'exister dans le monde de l'arcade. C'est d'ailleurs dans ce domaine qu'il s'est allié avec Nintendo puis Microsoft pour créer respectivement les systèmes Triforce, basé sur l'architecture de la GameCube (avec aussi la participation de Namco) et Chihiro, basé sur celle de la Xbox.

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Côté jeux vidéo, de nombreux succès de la firme sont réédités sur les autres machines, en boîte (Sonic Adventure 2 sur GameCube) ou sur les plates-formes de téléchargement. Des constructeurs utilisent aussi la licence Sega pour produire des « consoles-émulateurs » intégrant les anciens hits de la firme, preuve que ces jeux ont toujours un important succès. De plus, on observe un rapprochement entre Sega et Nintendo, qui n'étaient pas considérées comme des firmes ennemies, mais plutôt comme des frères rivaux. Un rapprochement symbolisé par des titres comme Mario & Sonic aux Jeux Olympiques ou Super Smash Bros. Brawl, dans lesquels les deux mascottes les plus connues au monde peuvent s'affronter.

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Le début du siècle marque un moment de perturbations au sein de Sega : en 2000, Isao Okawa, le plus gros actionnaire de la firme, remplace son directeur Shoichiro Irimajiri. Ce nouveau dirigeant décède un an plus tard d'une crise cardiaque, et est remplacé par Hideki Sato. Mais, en 2003, c'est encore un changement de directeur, puisque Hisao Oguchi, chef de Hitmaker (l'ancienne AM3), reprend la tête de la compagnie. Cette même année, Yu Suzuki quitte l'AM2 et fonde le studio de développement DigitalRex. Enfin, pendant ce temps, Sammy, un éditeur de jeux vidéos surtout connu dans le domaine du pachinko, prend petit à petit le contrôle de Sega. Les deux sociétés fusionnent alors en 2004, sous le nom de Sega-Sammy. Sega existe toujours, mais en tant que division de Sammy et c'est son président, Hajime Satomi, qui dirige le conseil d'administration de Sega.

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En 2006, Sega sort le dernier système en date, le Lindbergh, basé sur une architecture PC, et sur lequel sortent les jeux House of the Dead 4 et Virtua Fighter 5. Depuis, la société a retrouvé une bonne santé financière. Aujourd'hui, Sega développe de nombreux jeux, comme les Yakuza, les Sonic, Phantasy Star Portable... Mais c'est aussi un éditeur, avec Bayonetta, Vanquish, les OutRun, la série Super Monkey Ball... Malgré de bons jeux, tous n'ont pas le succès espéré par la compagnie, et de nombreux fans attendent le retour d'anciennes franchises disparues avec la Dreamcast.

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