Как и в Sonic the Hedgehog 2 в однопользовательском режиме Sonic the Hedgehog 4: Episode II игрок берёт на себя роль персонажа ёжика Соника, который также может взаимодействовать с персонажем, управляемым компьютером — двухвостым лисёнком Тейлзом. В кооперативном режиме один игрок играет Соником, а второй Тейлзом. Заявлены также онлайн-режим и возможность превращаться в Супер Соника.

Episode II будет включать в себя четыре уникальных зоны, состоящие из трёх актов и один новый специальный этап, а версия для Android получит ещё два эксклюзивных бонусных уровня. Известны названия трёх зон: «Sylvania Castle», «Sky Fortress» и «White Park»