Le jeu propose quinze personnages, répartis en équipes de trois selon différentes compétences. Ainsi, Sonic, Amy, Blaze, Shadow et Metal Sonic sont de type vitesse et peuvent générer une onde de choc les immunisant contre les différents projectiles. Tails, Chao, Silver, Rouge et Dr. Eggman, de type technique, peuvent rouler sur n'importe quel type de surface sans être affecté. Enfin, Knuckles, Big, Vector, Omega et Zavok sont de type puissance et peuvent ainsi briser les obstacles sur la route sans subir de ralentissement[3].
Un total de vingt-et-un circuits peut être parcouru dans le jeu. Ils sont classés par zones, chacune comportant trois circuits. De plus, certains d'entre-eux ont été repris des épisodes précédents, à savoir Sonic & Sega All-Stars Racing et Sonic & All-Stars Racing Transformed.
Les Wisps sont présents dans le jeu et peuvent être obtenus grâce aux boîtes à objets disséminées sur chaque circuit. Comme dans les épisodes de la série Sonic the Hedgehog, chacun d'entre eux confère un pouvoir différent selon sa couleur et sa nature[4] :
Aigle Pourpre : missile à tête chercheuse qui se précipite vers l'adversaire le plus proche pour le ralentir.
Bombe Noire : peut ralentir un à plusieurs adversaires dans son explosion.
Cube Bleu : obstacle ralentissant l'adversaire qui le percute.
Éclair Ivoire : s'abat en même temps sur tous les adversaires pour les ralentir.
Éclat Rouge : exclusif au type vitesse, laisse une traînée de flammes derrière le joueur.
Épine Rose : réservé au type puissance, fait apparaître des boules à épines autour de la voiture du joueur qui ralentissent ceux qui les touchent.
Fantôme Jade : introduit pour la première fois dans la série, il rend le joueur intangible et dérobe un Wisp à un adversaire.
Fusée Orange : missile rebondissant sur les murs qui ralentit le joueur qu'il frappe.
Invincibilité : le seul objet ne provenant pas du pouvoir d'un Wisp. Il rend le joueur invincible.
Laser Cyan : exclusif au type puissance, un puissant laser ralentit les adversaires visés.
Rythme Magenta : réservé au type technique, il gène la visibilité des adversaires en faisant apparaître des notes de musique un peu partout sur l'écran.
Séisme Gris : fait surgir des colonnes de pierre devant le joueur en tête. Si ce dernier en touche une, il est ralenti.
Turbo Blanc : confère au joueur une brève accélération.
Vide Mauve : exclusif au type puissance, il aspire les rings, les boîtes à objets et les projectiles.
Vrille Jaune : le joueur fonce à travers le circuit et ralentit tous ceux qu'il touche.