Sonic Frontiers se describe como un “juego de plataformas de acción y aventuras con exploración libre” en el que nuestro protagonista “podrá aprovechar su inimitable velocidad para recorrer libremente” diferentes escenarios. La aventura comienza cuando Sonic y sus amigos, Amy y Tails, se dirigen a Starfall Islands en busca de las Chaos Emeralds. Al acercarse a estas islas, su avión empieza a tener problemas y son absorbidos por un portal dimensional. Sonic acaba separado de sus amigos y despierta en un extraño mundo digital: el ciberespacio. Cuando escapa de este mundo, llega a Kronos Island, una de las islas.
El objetivo de Sonic pasa por explorar Starfall Islands a fin de encontrar a sus amigos y descubrir los misterios que esconden estas islas. Cada zona es completamente diferente a la anterior, pero todas tienen algo en común: las entradas al ciberespacio hechas por la antigua civilización de Starfall Islands. Los jugadores tendrán que resolver puzles y completar desafíos para conseguir piezas de portal con las que desbloquear estas entradas y acceder así a los niveles del ciberespacio para completar cada nivel. Solo así se podrá avanzar en el juego y obtener las llaves de las células del Chaos.
A pesar de que Sonic Frontiers apuesta por ofrecer amplios escenarios y una libertad total para explorar, también cuenta con niveles lineales. Respecto al sistema de combate, Sega promete una lucha más estratégica donde se combinan movimientos como esquivar, bloquear y contraatacar que permitirán ejecutar combos que se irán desbloqueando a lo largo de juego. Para los que no quieran complicarse la vida, el juego incluye un modo automático en el que se pueden ejecutar varios combos usando un solo botón. “Los fans de Sonic podrán disfrutar de un sistema de combate rápido y fluido”, asegura Sega.