Sonic Heroes - трехмерный платформер, входящий в серию игр Sonic the Hedgehog. В отличие от многих других частей франшизы, главным героем выступает не только Соник, но и его друзья. Герои разделены на команды по три участника. В зависимости от того, какую группу игрок возьмет с собой в приключения, будет различный набор персонажей:
- команда Соника: Соник, Тейлз и Наклз;
- группировка Тьмы: Шэдоу, Руж и E-123 Омега;
- сборная Роу: Эми Роуз, Крим с Чизом и Биг;
- группа Хаотикс: Эспио, Чарми и Вектор.

Каждая группа героев представлена участником с разными способностями: скоростные, летающие и силовые. Быстрые герои могут преодолевать большие расстояния и создавать вихри, летающие помогают взобраться на верхние уровни, а силачи сражаться в открытом бою и разрушать стены. У каждого персонажа есть уникальные способности, такие как невидимость, телепортация или лазание по стенам.

Игра разделена на 7 зон: морское побережье, футуристический город, каньон, тропический лес, замок с привидениями, воздушные боевые корабли доктора Эггмана. На локациях нужно собирать кольца и сражаться с роботами. Сложность зависит от выбора команды: враги и задания различаются. По окончании миссии игроку начисляется рейтинг от Е до А.

Игра также имеет многопользовательский режим, включающий режимы: гонки, сражения, соревнование за сбор колец, езда на бобслейных треках, быстрые гонки и усложненная экшен-гонка.