Dans une bataille frénétique jusqu'à l'arrivée, Sonic et ses amis filent sur des circuits situés dans des remparts de châteaux médiévaux, des forêts tropicales luxuriantes et des villes animées, tous issus des univers visuellement riches et variés de Sonic et SEGA. Des personnages emblématiques tels que Dr. Eggman, Tails, AiAi, Amigo, et bien d'autres rejoindront Sonic dans leurs véhicules sur mesure, faisant rugir leurs moteurs et se bousculant pour rester en tête du peloton. Chaque personnage parcourra la piste dans des voitures, des avions, des motos, et dans le cas d'AiAi – un véhicule en forme de banane ! Des raccourcis secrets, une maniabilité rapide et l'évitement d'obstacles stratégiquement placés sont sans aucun doute les meilleures façons d'atteindre le sommet du podium.

Mais gagner n'est qu'une partie du plaisir dans Sonic & SEGA All-Stars Racing ! Chaque personnage a un mouvement All-Star spécifique – comme Super Sonic, Banana Blitz et Tails Tornado – qui permet aux concurrents de revenir rapidement dans la course ! Des bonus et des armes peuvent également être collectés sur les circuits et utilisés contre l'opposition pour s'assurer qu'ils ne deviennent pas une menace pour cette première position.

Affrontez-vous en mode solo ou multijoueur, permettant à jusqu'à quatre amis de courir dans une action frénétique en écran partagé, ou jusqu'à huit joueurs de s'affronter en ligne dans l'ultime affrontement de course.