In una frenetica battaglia verso il traguardo a scacchi, Sonic e i suoi amici sfrecciano su circuiti ambientati su bastioni di castelli medievali, lussureggianti foreste pluviali e città affollate, tutti tratti dagli universi visivamente ricchi e vari di Sonic e SEGA. I personaggi preferiti dai fan come Dr. Eggman, Tails, AiAi, Amigo e molti altri si uniranno a Sonic nei loro veicoli personalizzati, accendendo i motori e cercando di rimanere in testa al gruppo. Ogni personaggio correrà lungo il tracciato in auto, aerei, motociclette e, nel caso di AiAi, in una banana mobile! Scorciatoie segrete, manovrabilità rapida e l'evitare ostacoli posizionati strategicamente sono sicuramente i migliori modi per arrivare in cima al podio.

Ma vincere è solo una parte del divertimento in Sonic & SEGA All-Stars Racing! Ogni personaggio ha una mossa All-Star specifica – come Super Sonic, Banana Blitz e Tails Tornado – che consente ai concorrenti di rientrare rapidamente nella gara! Potenziamenti e armi possono anche essere raccolti lungo i circuiti e utilizzati contro gli avversari per assicurarsi che non diventino una minaccia per quella posizione numero uno.

Combatti in modalità singola o multiplayer, permettendo a un massimo di quattro amici di gareggiare in frenetica azione a schermo condiviso, o fino a otto giocatori di competere online nella sfida di corsa definitiva.