Desta vez, não é apenas Dr. Eggman que vai atrapalhar a vida dos heróis: um novo supervilão chamado D-Fekt vem se juntar ao time dos malfeitores. Outra novidade é o Bot Racing, que traz estritamente elementos de corrida. Esse modo aparece tanto dentro da história como na parte multiplayer.
Os jogadores podem controlar cinco personagens: Sonic, Tails, Knuckles, Amy e Sticks. Uma das novidades desse game são, como sugere o título, os poderes de fogo e gelo. Com o primeiro, Sonic e sua turma podem derreter determinados blocos, e com o poder do frio é possível criar novos caminhos.
