敵を倒し、リングを取りながら、全11のゾーンを進みます。ゾーンは通常2～3のアクトに分かれていて、たくさんのトラップが仕掛けられています。各アクトの最後でDr.エッグマンを倒し、捕まっている動物たちを救出すればゾーンクリアとなります。
A/B/Yボタンはすべてスピンジャンプ。この状態で敵に当たれば体当たり攻撃ができます。十字ボタンの下を押しながらジャンプボタンを押せば、その場で加速するスピンダッシュができます。
1コでもリングを持っていればダメージを受けても大丈夫ですが、持っているリングは散らばってしまいます。

オリジナル通りの「スタンダード」に加え、「ステージセレクト」でスタートすると、最終ゾーンやスペシャルステージを含めたすべてのアクトから好きなステージを選択可能に。好きなアクトを繰り返し遊んでみたり、苦手なアクトをスキップしたり練習したりできます。 ゲームモードは「リングキープモード」を追加。ゲーム開始時にリングを10コ持った状態で開始され、ダメージを受けた場合に飛び散るリングが半分になります。
「途中セーブ」機能で、プレイ中いつでもセーブが可能です。セーブデータは「途中ロード」を選ぶことで何度でも同じところから再開することができます。

2台の3DS本体があれば、テイルスとの2人プレイも可能です。 「2PLAYER VS」モードでは画面を上下に2分割して、ソニックとテイルスの対戦プレイが楽しめます。対戦できるのは3つの指定ステージとスペシャルステージの4種類です。 スコア、タイム、リング、集めたリングの合計、アイテムボックスを開けた数の5項目で勝敗が決まります。
また、「1PLAYER」モードを選ぶこともでき、この場合は「参加側」プレイヤーはテイルスを操作する協力プレイが楽しめます。 ローカルプレイにはそれぞれの本体にソフトが必要です。