1987年10月30日、第4世代のゲーム機が本格的にスタートした。一般に「第4世代（16ビット世代とも呼ばれる）」と呼ばれるこの時代は、日本電気（NEC）の「PCエンジン」発売をきっかけに幕を開けた。技術的には諸説あるものの、PCエンジンはCPUアーキテクチャの面で8ビット系の要素を持ちながら、グラフィックやサウンド面で16ビット機と互角に渡り合える性能を持っていたため、世代区分では16ビット世代の先駆けと見なされることが多い。

家庭用機の主役と市場の勢力図

第4世代ではNECが先行したが、やがて世代を代表するのは任天堂とセガが独占していたといえる競争構図だった。任天堂はこの世代で世界シェア1位となり、家庭用ゲーム市場の中心的存在となった。一方、セガも独自の戦略とヒット作で強い存在感を示し、特に海外市場（とくに北米）で健闘した。

セガはこの世代で新たな顔としてソニック・ザ・ヘッジホッグを輩出し、それが任天堂のマリオシリーズに対抗する看板タイトルになった。セガはスピード感とテクニカルなグラフィック表現を軸に、任天堂とは異なる路線で差別化を図った。

一方で、多くの企業がこの世代に参入し様々なハードをリリースしたが、コストやソフト供給の面で成功しない例も多かった。例外としては、SNKの高性能ゲーム機ネオジオを挙げられる。ネオジオは業務用基板（MVS）と家庭用（AES）をほぼ同等のクオリティで提供することで注目を集めたが、カートリッジ単価が非常に高価であったため一般家庭への普及は限定的だった。

ハード面の特徴と拡張メディア

第4世代は「16ビット」をうたい、CPUやグラフィックチップ、サウンドチップの強化により、スプライト数の増加や多彩なカラー表現、より複雑な音楽・効果音の再現が可能になった。さらにこの世代ではCD-ROMなど光ディスクを用いた拡張が登場し、PCエンジンのCD-ROM²や、後の時期に登場した各種CD-ROMアタッチメントは、ボイスやムービー、長時間のBGMを活用した演出を実現した。また、カートリッジ内に専用チップ（例：スーパーFXなど）を入れて3Dや特殊効果を実現する手法も現れた。

携帯ゲーム機とゲームボーイの登場

第4世代で発売された代表的な携帯ゲーム機は、1989年4月21日に発売された「ゲームボーイ」だった。ゲームボーイは耐久性と電池持ちの良さ、低価格なソフトラインナップで世界的に大ヒットし、携帯用ゲーム機市場を席巻した。画面は当初モノクロ（実際は4階調の反射型液晶）で、色表示はなかったが、それでもゲーム体験を高く評価され、長期間にわたって高い販売を維持した。

ゲームボーイの主要な競合には、よりカラー表示に優れた端末（セガのGame GearやアタリのLynxなど）があったが、電池寿命やソフトの充実度で差がついた。ゲームボーイ向けには数多くの重要なフランチャイズが導入され、後に大ヒットした作品群が生まれた。とくに携帯機向けに広がった代表作には、テトリス、ポケモン（日本では1996年登場）とカービィなどがある。

ソフトラインナップと既存フランチャイズの進化

この世代の人気タイトルの多くは、8ビット時代に始まったシリーズが次世代機で大きく進化したものだった。代表的なシリーズには、マリオ、メトロイド、ゼルダ、スターフォックス、カービィ、ドラゴンクエスト、ファイナルファンタジー、聖剣伝説（マナの秘密）、ソニック・ザ・ヘッジホッグ、ドンキーコング、ストリートファイター、モータルコンバット、ロックマンXなどがある。これらはグラフィック、サウンド、ゲームデザイン面で大幅に進化し、プレイ感覚や表現の幅を広げた。

また、サードパーティ（コナミ、カプコン、スクウェア、エニックスなど）の作品群が充実したこともこの世代の特徴で、ロールプレイング、アクション、格闘、シューティングなど多様なジャンルで高品質なタイトルが多数リリースされた。

地域差と競争の構図

地域によって支持されたハードやソフトの傾向は異なった。日本ではPCエンジンやスーパーファミコンが強く、北米・欧州ではセガのGenesis（Mega Drive）が大成功を収めた。マーケティング戦略、価格設定、ソフト供給の違いが影響し、同じ世代でも市場構造は地域ごとに大きく異なった。

世代の終盤と次世代への橋渡し

第4世代も終盤になると、3D表現やポリゴン処理への期待が高まり、次の世代（5th：32/64ビット、ポリゴン時代）が台頭する足がかりができあがっていった。CD-ROMの普及やカートリッジ内チップの多用、そして携帯機の隆盛など、この世代はゲーム表現の幅を大きく広げ、後の3D世代に向けた技術的・商業的基盤を築いた。

そして結びとして、次の世代が全てを変えたのだろう。3Dポリゴン表現と新しいメディアの台頭は、ゲームの「見た目」だけでなく設計思想やユーザー体験そのものを変え、ゲーム産業の次なる大きな転換をもたらした。