Celem gry Sonic Free Riders jest zwycięstwo w wyścigach odbywających się na rozmaitych, kolorowych trasach (kanion, wodospady, starożytne ruiny etc.). Zawody rozgrywane są z dużą prędkością, co zmusza użytkownika do szybkiego reagowania na zakrętach, jak również do przeskakiwania nad przeszkodami poprzez balansowanie ciałem. Z kolei odpowiednio wymachując i potrząsając rękoma, można zbierać porozrzucane na trasie przedmioty (kule do kręgli, rakiety, pułapki itp.), a następnie użyć ich przeciwko oponentom, by co bardziej utalentowanych wykluczyć z rywalizacji.Gracz w Sonic Free Riders mado wyboru dwa rodzaje środków lokomocji  rowery oraz unoszące się nad ziemią deski snowboardowe. Oba typy pojazdów można poddawać ulepszeniom, a także zmieniać ich wygląd zewnętrzny, modyfikując części lub kolory poszczególnych elementów.Wybór postaci w Sonic Free Riders nie ogranicza się jedynie do stworów znanych z poprzednich gier Segi (jak Tails, Knuckles czy Jet the Hawk). Jeżeli graczowi nie przypadną do gustu zawodnicy przygotowani przez autorów, może użyć do zabawy własnego awatara, stworzonego w Xbox Live.