In früheren Sonic-Spielen rannten die Spieler oft direkt bis zur Ziellinie. In Sonic Superstars wurde dieses schnelle Lauftempo jedoch angemessen verlangsamt. Diese Stiländerung macht das Spiel fokussierter auf die Erkundung der Spielwelten und die Nutzung neuer Fähigkeiten, wodurch die Spieler mehr Raum erhalten, die Tiefe des Spiels zu erleben und zu entdecken.

Sonic Superstars bietet drei Hauptspielmodi. Der Story-Modus enthält drei verschiedene Handlungsstränge. Jedes Mal, wenn man einen Handlungsstrang abschließt, wird der nächste freigeschaltet, was den Spielern ein durchgehendes Spielerlebnis ermöglicht. Der Kampfmodus unterstützt bis zu acht Spieler gleichzeitig, sodass man den Wettkampfspaß mit Freunden genießen kann. Der Rennmodus ist eine Bühne, auf der Geschwindigkeit und Fähigkeiten der Spieler getestet werden und sie ihre Grenzen herausfordern können.
Der Handlungsrahmen des Spiels spielt auf den fantasievollen Polaris-Inseln, die Spieler frei erkunden können. Diese elf Gebiete sind jeweils einzigartig gestaltet und bieten reichhaltige Inhalte. Von Zeit zu Zeit tauchen auch Schatten klassischer Sonic-Szenen auf, wie der Rapid Jungle, Marble Carnival, Punch Factory und mehr. Die Integration dieser klassischen Elemente ist zweifellos eine Hommage an alte Spieler und bietet gleichzeitig neuen Spielern ein reichhaltigeres Spielerlebnis.

Die verschiedenen Routenoptionen in den Levels sind ebenfalls ein wichtiges Merkmal des Spiels. Die höheren Routen sind schneller, während die unteren Routen mehr auf Plattform-Elemente und Erkundung setzen. Dieses Design erhöht nicht nur die Herausforderung, sondern erlaubt es den Spielern auch, je nach Vorliebe unterschiedliche Spielweisen zu wählen. Allerdings scheint der Anreiz zur Erkundung abzunehmen, wenn die Belohnungen des Spiels auf Goldringe oder Token beschränkt sind, mit denen man Skins kaufen kann.
Das Bosskampf-Design im Spiel ist kreativ und herausfordernd. Anders als in früheren Sonic-Spielen können diese Bosskämpfe nicht mehr einfach durch wiederholtes Springen gelöst werden. In „Sonic Superstars“ sind viele Bosse gegen normale Angriffe immun oder verstecken sich hinter der Kulisse. Die Spieler benötigen mehr Strategie und Geduld, um sie zu besiegen. Während dieses Design die Herausforderung erhöht, kann es für Spieler auch frustrierend sein.

Der lokale Online-Modus ist ein weiteres wichtiges Feature des Spiels und unterstützt bis zu vier Spieler gleichzeitig. Dieser Modus klingt vielversprechend, aber das tatsächliche Erlebnis muss noch verbessert werden. Zum Beispiel folgt die Kamera beim Spielen mit zwei Spielern unregelmäßig, sodass manchmal einer der Spieler aus dem Bild verschwindet.
Abgesehen vom Story-Modus sind das Design des Kampfmodus und des Rennmodus relativ einfach gehalten. Obwohl es im Rennmodus eine Bestenliste gibt, können Spieler nur ihre eigenen Bestleistungen herausfordern und nicht mit anderen Spielern auf der Rangliste konkurrieren. Der Acht-Spieler-Kampfmodus dürfte vor allem die eingefleischtesten Sonic-Fans ansprechen.
