Nos jogos Sonic anteriores, os jogadores muitas vezes corriam a toda a velocidade até à linha de chegada. No entanto, em Sonic Superstars, este ritmo rápido é adequadamente desacelerado. Esta mudança de estilo faz com que o jogo se concentre mais na exploração dos cenários e na utilização de novas habilidades, dando aos jogadores mais espaço para experienciar e explorar a profundidade do jogo.

Existem três modos principais em Sonic Superstars. O modo história contém três linhas narrativas diferentes. Cada vez que se completa uma história, desbloqueia-se a seguinte, proporcionando uma experiência contínua. O modo batalha suporta até oito jogadores ao mesmo tempo, permitindo que os jogadores desfrutem da competição com os amigos. O modo corrida é um palco onde a velocidade e as habilidades dos jogadores são testadas, permitindo-lhes desafiar os seus limites.
O cenário da história está ambientado nas ilhas Polaris, cheias de fantasia, onde os jogadores podem explorar livremente estas onze áreas. Cada área tem um design único e conteúdo rico. De vez em quando, surgem também sombras de algumas cenas clássicas de Sonic, como Rapid Jungle, Marble Carnival, Punch Factory, etc. A integração destes elementos clássicos é, sem dúvida, uma homenagem aos jogadores antigos, ao mesmo tempo que oferece uma experiência mais rica aos novos jogadores.

As várias escolhas de percurso nos níveis são também uma característica importante do jogo. Os percursos mais altos são mais rápidos, enquanto os mais baixos focam-se mais em plataformas e exploração. Este design não só aumenta o desafio do jogo, como também permite que os jogadores escolham diferentes formas de jogar conforme as suas preferências. No entanto, quando as recompensas do jogo se limitam a anéis dourados ou tokens para comprar skins, o incentivo para explorar parece diminuir.
O design das batalhas contra chefes é cheio de criatividade e desafios. Ao contrário dos jogos Sonic anteriores, estas batalhas já não podem ser resolvidas simplesmente a saltar repetidamente. Em "Sonic Superstars", muitos chefes são imunes a ataques normais ou escondem-se fora do ecrã. Os jogadores precisam de mais estratégia e paciência para os derrotar. Embora este design aumente o desafio, pode também ser frustrante para os jogadores por vezes.

O modo online local é outra grande característica do jogo, suportando até quatro jogadores ao mesmo tempo. Este modo parece ótimo, mas a experiência real precisa de melhorias. Por exemplo, ao jogar com dois jogadores, a câmara segue de forma irregular, por vezes fazendo com que um dos jogadores desapareça do ecrã.
À exceção do modo história, o design dos modos batalha e corrida é relativamente simples. Embora exista uma tabela de classificações no modo corrida, os jogadores só podem desafiar os seus próprios melhores resultados e não competir com outros jogadores na tabela. Quanto ao modo batalha para oito jogadores, pode atrair apenas os fãs mais dedicados de Sonic.
