В Sonic Heroes даётся возможность управлять одной из четырёх команд, каждая из которых состоит из трёх персонажей. Игрок должен управлять одним из них, при этом он всегда может поменять персонажа; контроль над другими членами команды берет на себя компьютер.

Все персонажи по типу делятся на скоростных, летающих и силовых.

Команда Соника

Ёж Соник Майлз «Тейлз» Прауэр Ехидна Наклз

Уровни команды Соника  включают в себя скоростные секции; сложность игры за них заявлена как средняя. Их Командный взрыв называется Sonic Overdrive, при его активации Наклз раскручивает Тейлза, а тот в свою очередь кидает Соника во врагов, тем самым уничтожая их. После этого на некоторое время Сонику даётся возможность атаковать врагов похожим образом.

Команда Дарк

Ёж Шэдоу Летучая мышь Руж     E-123 Омега

Игровой процесс за Тёмную команду или команду Дарк отличается более высокой сложностью, так как в их уровнях игроку приходится уничтожать самых трудных врагов. При исполнении их Командного взрыва, Шэдоу, с помощью Омеги и Руж, использует Хаос Контроль. После него время на некоторое время останавливается.

Команда Роуз

Эми Роуз   Кролик Крим и чао Чиз Кот Биг

Прохождение игры за команду Роуз является самым лёгким из всех. Их уровни короче, враги встречаются гораздо реже и легче побеждаются. При активации их Командного взрыва, Flower Festival, Эми и Крим встают на зонт Бига, осыпающиеся после этого цвета уничтожают противников. Кроме того, у всех членов команд добавляется по одному «уровню», а также появляется щит, временные увеличения скорости и неуязвимости. В отличие от Sonic Adventure, в Sonic Heroes Эми бегает намного быстрее, дабы сохранить баланс между командами.

Команда Хаотикс

Хамелеон Эспио Пчела Чарми Крокодил Вектор

В отличие от остальных команд, команде Хаотикс нужно не дойти до конца уровня, а выполнить определённую миссию. Chaotix Recital, их Командный взрыв, позволяет Хаотиксам сыграть на музыкальным инструментах, в результате чего все окружающие враги взорвутся, а за каждого из них команде перечислятся бонусные кольца. Так как кольца влияют на шкалу «Team Blast», игрок может выпасть шанс выполнить ещё один взрыв сразу же после завершения предыдущего.