ノックアウト	ライバルに対して攻撃し、リングが0の状態の相手にダメージを与えれば勝ち。ポイント制であり、1回勝つごとに1ポイント貰える。先に規定ポイント先制したほうが最終的に勝利することになる。
キャプチャー・ザ・チャオ	相手の陣地にいるチャオをつれて、自分の陣地に来ればよい。ただし、自分の陣地のチャオを相手が連れている状態では相手のチャオを手に入れたことにならない。チャオを連れている状態の相手に攻撃するとチャオを落とすので、それを回収すればチャオを取り返せる。先に規定匹数手に入れたほうの勝ち。
リングバトル	一定時間、ひたすらリングを回収する。時間切れになったとき、リングを多く持っていたほうの勝ち。相手に攻撃してリングを奪うことも可能である。
キング・オブ・ザ・ヒル	オモチャオがライトを照らすので、その場所に行くことでポイントがたまる。先に規定ポイント手に入れたほうの勝ち。
タグ	先にダメージを受けたキャラクターが爆弾を取り付けられる。相手に攻撃することで、自分の爆弾を相手に取り付けることが出来る。爆弾の制限時間が0になったほうの負け。
ラップレース	短いコースを競走する。先に規定回数周回したほうの勝ち。

※どの勝負形式でも特殊能力の使用は可能だが、リングバトルとラップレース以外は、シグネイチャーメーターがたまる前に勝負がついてしまうことが多い。

アクション

特殊能力を使用するために必要なスターが無くなっている。リングを回収するか、ライバルに攻撃することでゲージが貯まっていき、満タンになることで各キャラクターの特殊能力が使用できる。

カード

特定の条件を満たすことでステージ終了時にカードが貰えるようになった。カードによっては、手に入れることでコスチュームチェンジ等の特典がある。特定のカードを一枚手に入れるだけでコスチュームチェンジが出来る。部位ごとに違うコスチュームをつけることは不可能である。

ストーリー

※各キャラごとにストーリーが若干異なります。

ある日、突然チャオたちの姿が消えた。これがエッグマンの仕業だと悟ったソニックとテイルスは、彼の後を追いかける。しかし、エッグマンはそのことに関して全く知らないと言う。

マスターエメラルドを探しているナックルズとルージュ。

行動を共にしているシャドウとメタルソニック。

そして、エスピオに目を付けられながらもある行動をしているシルバー。

その裏ではエッグマンは、ある異世界の魔物の封印を解こうとしていた・・・・・。

登場キャラクター

※若干ネタバレが含まれています。

プレイヤーキャラ

ソニック・ザ・ヘッジホッグ

テイルスから、チャオがさらわれてしまったという話を聞かされ、テイルスとともに走り出す。

特殊能力は、前作同様『ソニックブーム』。

テイルス”マイルス“パウアー

ソニックとともに戦いに参加している。チャオがさらわれてしまったことをソニックに伝え、またエッグマンの仕業だろうと思い、彼とともにエッグマンを追いかける。

テイルスの特殊能力は、『テイルコプター』で一定時間空を飛ぶことができ、名称は異なるもののテイルスお馴染みのヘリテイルと変わらない。

ナックルズ・ザ・エキドゥナ

またもやマスターエメラルドを失ってしまった。

協力を申し出たルージュとともに探しに出かける。マスターエメラルドが無くなったことについて、ソニックからは「聞き飽きた」「そんなことだろうと思った」と呆れられた。

特殊能力は、『ナックルズスラム』に変更され、自分の周囲に炎を発生させることで近くの敵、ライバル、オブジェクトを攻撃できる。

ルージュ・ザ・バット

マスターエメラルドを手に入れるため、珍しくナックルズとコンビを組み、協力してマスターエメラルドを探しに行く。ルージュがシャドウと戦う、という珍しいシチュエーションが展開される。

特殊能力は、『バットガード』。自分の周囲にコウモリ型の爆弾を発生させ、前方に投げつけて攻撃できる。

シャドウ・ザ・ヘッジホッグ

エッグマンの命を受けてやってきたメタルソニックと出会う。メタルソニックを介してエッグマンの協力要請を受け、メタルソニックと共に戦うことになる。

特殊能力は、前作同様『カオスコントロール』である。

メタルソニック

主役の一人。

エッグマンの指示でシャドウと協力する。無口であるが、エッグマンにとっての通信機としての機能を有しており、メタルソニックを介してエッグマンと会話が出来る。自我が無いように見えるが、エッグマンからの指示が届かない場所でも行動していることから、自分の意思はきちんと持っているようである。シャドウもメタルソニックに対して相棒のように接している。

特殊能力は、前作同様『コピー』。

シルバー・ザ・ヘッジホッグ

新しい平和な未来を作るため、再び現代へとやってくる。

黒幕の邪魔をするため、チャオを盗み始める。この行動によって、カオティクスに目を付けられるハメに。

特殊能力は、前作同様『ESP』。

エスピオ・ザ・カメレオン

久々のプレイヤーキャラ化。

カオティクス探偵事務所にチャオ誘拐事件の捜査の依頼が届き、ベクターから「チャオ消滅の手がかりを掴むため、銀色のハリネズミを追え」と指示を受け、シルバーを追跡することになるがシルバーとコンビを組むことになる。

特殊能力は『クロマ・カモ』。一定時間相手から姿が見えなくなり、画面下のディスタンスメーターからエスピオのアイコンが消える。

イベントのみ

Dr.エッグマン

メタルソニックをシャドウの許へと送り、二人に指示を送る。シャドウ＆メタルソニックシナリオのみ本物が現れ、メタルソニックと合流したり、シャドウの応援に駆けつけ、かつて、祖父に聞いたイフリートを封印するための扉のスイッチが中にあることを伝えに来る。

エッグマンネガ

事件の黒幕。現代へとやってきてエッグマンが保管しているジェラルドの資料を盗み、エッグマンに成り済まし悪だくみを始める。

イフリート

異次元世界の「カオティックインフェルノゾーン」に封印されている炎の魔物。「破壊と、魂を一つ拘束する」能力を有する。展開は異なるものの、全キャラクターの最終ステージでラスボスとして立ちはだかることになる。なお、本作のボス戦では、プレイヤーキャラクターかパートナーキャラクターのどちらを操作するか選択できるが、イフリート戦のみ、パートナーキャラクターを選択することはできない。ソニック＆テイルスシナリオもしくはナックルズ＆ルージュシナリオでは、先述の能力を使ってパートナーキャラを洗脳し、ソニック達を苦しめる。

メタルソニックver. Mach3.0

エッグマンネガが製作したメタルソニックと同型のロボット。形状は同じだが、カラーリングが異なり、黒地に黄をペイントしたような見た目である。特殊能力はメタルソニックと同じ『コピー』であるが、メタルソニックで戦う場合は、双方とも『ソニックブーム』が発動する。原動力がカオスエメラルドではないため、総合能力はオリジナルのメタルソニックに劣り、最終的にシャドウチームもしくはシルバーチームに敗北する。

プレイヤーキャラクターとして使用は不可能だが、メタルソニックのコスチュームチェンジで『mach3.0』を選ぶとメタルソニックver3.0と同じ姿でプレイできる

ソニックゴースト

ソニック＆テイルスシナリオに登場する、ソニックと同じ姿をした幽霊。赤い目をしており、不気味な笑い声をあげる。正体は不明。特殊能力は本物のソニックを真似ている為、『ソニックブーム』。プレイヤーキャラクターとしての使用は不可能。

テイルスゴースト

ソニック＆テイルスシナリオに登場する、テイルスと同じ姿をした幽霊。赤い目をしており、不気味な笑い声をあげる。正体は不明。特殊能力は本物のテイルスを真似ている為、『テイルコプター』。プレイヤーキャラクターとしての使用は不可能。

ベクター・ザ・クロコダイル

カオティクス探偵事務所の所長。チャオ消失事件の捜査依頼を受け、エスピオに指示を出す。