Sonic Mania merupakan permainan platform tatal sisi yang serupa dengan permainan Sonic the Hedgehog awal yang dikeluarkan untuk Sega Genesis dan Sega CD. Pemain boleh memilih salah satu daripada tiga watak yang boleh dimainkan, masing-masing dengan kebolehan unik mereka: Sonic boleh melakukan "drop dash" yang menyebabkan dia berguling dalam sengkang selepas melompat,[1] Ekor boleh terbang dan berenang,[2] dan Knuckles boleh meluncur dan memanjat dinding.[3] Seperti dalam Sonic 2 (1992), pemain dapat bermain sebagai Sonic dan Tails secara serentak, atau pemain kedua dapat mengawal Tails secara bebas.[4] [5] Pilihan yang boleh dibuka kunci termasuk kebolehan Sonic dari Sonic CD (1993) dan Sonic 3 & Knuckles (1994) sebagai gantian kepada drop dash, serta mod "& Knuckles", yang membolehkan kawalan serentak ke atas mana-mana watak dan Knuckles, termasuk dirinya.[6]

Sonic Mania melibatkan lebih daripada 13 peringkat, yang dipanggil sebagai zon; permainan ini menampilkan lapan zon "campur semula", seperti Zon Bukit Hijau dari permainan Sonic pertama (1991), bersama lima zon asal. Peringkat semula ini mengandungi elemen baharu, gimik kitar semula, dan idea dari permainan Sonic masa lalu yang lain.[7][8] Setiap zon dibahagikan kepada 2 aksi, di mana pemain perlu membimbing watak mereka melepasi pelbagai musuh dan halangan untuk mencapai penghujung. Pada akhir setiap aksi, pemain terlibat dalam pertempuran bos melawan Doktor Eggman, juga dikenali sebagai Dr. Robotnik, atau salah satu robotnya, termasuk Hard-Boiled Heavies, antek elit berdasarkan musuh EggRobo dari Sonic 3 & Knuckles. Pemain mengumpul cincin emas, yang berfungsi sebagai satu bentuk kesihatan; pemain dapat bertahan dari pukulan selagi mereka mempunyai sekurang-kurangnya satu cincin, tetapi jika dipukul, cincin mereka akan berselerak dan hilang selepas masa yang singkat.[9][10] Pemantau televisyen yang mengandungi gelang, perisai unsur, atau peningkatan kuasa seperti kebal dan kelajuan larian yang lebih pantas tersebar di seluruh setiap peringkat.[11] Seperti dalam Sonic 3 & Knuckles, cerita ini disampaikan melalui cutscenes pendek dalam permainan antara peringkat.[12]

Cincin gergasi tersembunyi dalam setiap aksi, merupakan ciri permainan asal yang membawa kepada peringkat khas pseudo-3D yang serupa dengan yang terdapat dalam Sonic CD,[13] di mana pemain boleh mencuba mengumpul Chaos Emerald. Dalam peringkat khas ini, pemain mengelak halangan dan mengumpul sfera berwarna untuk meningkatkan kelajuan mereka, membolehkan mereka mengejar UFO yang membawa Chaos Emerald; mengumpul semua tujuh Chaos Emeralds membolehkan pemain menggunakan transformasi super watak mereka dan membuka kunci pengakhiran sebenar permainan. Bilangan cincin pemain berkurangan secara beransur-ansur semasa peringkat khas dan perlu diisi semula secara berterusan; jika pemain kehabisan cincin sebelum mereka menangkap UFO, peringkat khas tersebut berakhir. Peringkat khas "Blue Sphere" dari Sonic the Hedgehog 3 juga kembali, digunakan semula sebagai peringkat bonus yang diakses dengan memasuki portal yang muncul apabila pemain melalui pusat pemeriksaan sambil membawa 25 atau lebih cincin. Menyelesaikan peringkat bonus memberi pemain pingat perak atau emas bergantung pada prestasi mereka; mengumpul pingat membuka kunci ciri seperti mod nyahpepijat dan ujian bunyi.

Dalam mod serangan masa, pemain perlu menyelesaikan tahap secepat mungkin, dengan masa terbaik direkodkan dalam papan pendahulu dalam talian; pemain boleh memuat semula tahap dengan serta-merta untuk mencuba lagi pada bila-bila masa.[14] Mod berbilang pemain kompetitif skrin selisih membolehkan dua pemain berlumba ke penghujung tahap, serupa dengan Sonic 2. Pemain juga mempunyai peluang untuk membuka mod permainan mini "Mean Bean", yang berdasarkan Mesin Kacang Min Dr. Robotnik, untuk dimainkan oleh dua pemain.[15]