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Le jeu se déroule après la fin de Sonic and Knuckles[réf. nécessaire]. Furieux d'avoir été vaincu, Eggman ressort tous ses vieux plans et recrée en les améliorant un peu ses anciens engins, que Sonic devra donc affronter à nouveau.
Le gameplay est semblable à celui des épisodes précédents sortis sur Mega Drive. Mais Sonic a une phase de marche plus longue avant de se mettre véritablement à courir. De plus, Sonic a une nouvelle capacité, la Homing Attack héritée de Sonic Adventure sur Dreamcast.