Sonic & All-Stars Racing Transformed é a sequência de Sonic & SEGA All-Stars Racing . Tal como no jogo original, os jogadores competem com uma série de personagens da SEGA juntamente com alguns convidados externos em pistas inspiradas nos jogos da SEGA. Nesta sequência, os veículos podem se transformar em três tipos diferentes quando conduzidos através de portões especiais: forma Kart, forma Embarcação e forma Aeronave, com estilos de controle diferentes para cada um. Além disso, muitas das pistas se transformam, mudando rotas e tipos de veículos à medida que a corrida continua.
Há uma variedade de modos para experiências individuais e multijogador. As opções multijogador incluem corridas online e locais. Vários jogadores locais também podem correr nos modos Time Trial ou Grand Prix, ou participar do World Tour em um longo desafio para desbloquear novos personagens, bem como mods de personagens. Correr como qualquer personagem específico por um longo período de tempo dá ao personagem pontos de experiência, o que desbloqueia novos mods de veículos que permitem melhor desempenho ao dirigir.
O World Tour oferece uma variedade de tipos de corrida, incluindo modos padrão, corrida de batalha, ataque de trânsito, corrida circular, corrida de reforço e perseguição. A progressão na turnê mundial é baseada no ganho de estrelas: a dificuldade que você seleciona antes de um evento representa o número de estrelas que você ganhará se vencer. As estrelas são usadas para abrir portões no mapa e também para desbloquear novos personagens.