Sonic Heroes - это 3D экшн-платформер, в котором игрок управляет командой из 3 персонажей, каждый из которых обладает особыми способностями - скоростью, полетом и силой. Цель игры - пройти уровни как можно быстрее, побеждая врагов и собирая кольца. Ваше время, кольца и побежденные враги составляют систему очков, а большее количество очков означает более высокий ранг на уровне.
В игре есть 4 команды персонажей, каждая из которых вносит свои изменения в игровой процесс:
- Команда Соника - средняя сложность, в которой участвуют Соник (скорость), Хвост (полет) и Наклз (сила).
- Команда Шэдоу - сложная сложность, в которой участвуют Шэдоу (скорость), Роуг (полет) и E-123 Omega (сила).
- Команда Роуз - легкая сложность, в которой участвуют Эми (скорость), Крим (полет) и Биг (сила).
- Команда Chaotix - новые миссии с Эспио (скорость), Чарми (полет) и Вектором (сила).
В игре представлены 4 режима:
- Режим сюжета, дающий игрокам возможность проходить уровни по мере развития сюжета.
- Режим испытания, дающий игрокам возможность переиграть уровни, которые они уже прошли в режиме сюжета.
- Режим битвы - многопользовательский режим, в котором игроки могут участвовать в гонках или сражаться друг с другом.
- Режим обучения, обучающий игроков основам игры.