Sonic the Hedgehog 3 to platformówka 2D typu side-scrolling. Gracze mogą kontrolować Sonic, Tails lub jedno i drugie. W pierwszym przypadku gracze kontrolują Sonica, podczas gdy Tails biegnie obok niego; drugi gracz może dołączyć w dowolnym momencie i osobno kontrolować Tailsa. [1] Sonic 3 dodaje Tailsowi możliwość latania przez krótki czas, obracając bliźniaczymi ogonami jak wirnik helikoptera; [1] kiedy się męczy, upada. W przeciwieństwie do Sonica Tails może również pływać pod wodą.