Sonic Superstars apresenta um emocionante Modo Battle onde os jogadores podem se enfrentar contra seus amigos e jogadores de todo o mundo. Neste modo, você controla um lutador de metal, começando como um protótipo básico, e pode personalizá-lo com várias peças de robô obtidas na loja do jogo usando as medalhas de ouro coletadas durante o jogo. Essas peças não apenas aprimoram as habilidades do seu lutador, mas também permitem que você se assemelhe a personagens icônicos como Metal Sonic e Metal Knuckles.
O Modo Battle oferece a opção de jogar localmente com jogadores de computador ou com amigos, bem como online, onde você pode criar uma sala personalizada ou entrar em um lobby público com até oito jogadores. Os jogadores participam de três rodadas de missões aleatórias, incluindo combates de sobrevivência, batalhas eletrizantes, corridas em alta velocidade e coletas de itens. Dependendo do seu desempenho nessas missões, você ganha pontos, e o jogador com mais pontos após três missões é o vencedor.
Para ter sucesso neste modo, os jogadores devem usar as habilidades característias do Sonic, como o spin dash e drop dash, fundamentais para desafios baseados em velocidade. Além disso, quebrar monitores de itens e usar estrategicamente interruptores que afetam objetos próximos, como reverter a direção de esteiras, pode lhe dar vantagem. No entanto, é preciso ter cuidado com elementos perigosos nos cenários que podem danificar seu lutador de metal.
Participar de batalhas online permite que você acompanhe seu progresso e suba de nível, visando alcançar o topo do ranking online