La version Nintendo 3DS dispose de quatorze épreuves olympiques : 100 mètres, 110 mètres haies, lancer de javelot, saut en longueur, 100 mètres nage libre, tennis de table, équitation, football, gymnastique rythmique, boxe, tir à l'arc, BMX, golf et volley-ball. Toutes ces épreuves sont déclinables en épreuves Rêve dans lesquelles des éléments des univers Super Mario et Sonic the Hedgehog sont ajoutés. De plus, à part Mario, Sonic et le Mii, les personnages ne sont jouables que dans certaines épreuves qui leur sont spécifiques, comme dans la version Nintendo 3DS de Mario et Sonic aux Jeux olympiques de Londres 2012[4].
La version Wii U dispose de quatorze épreuves olympiques également : 100 mètres, Relais 4x100 mètres, Lancer de Javelot, Triple Saut, 100 mètres nage libre, Tennis de Table, Équitation - Saut d'obstacles, Football, Rugby, Volley, Boxe, Tir à l'arc, BMX et Gymnastique Ryhthmique (Massues). Il existe également 3 épreuves Rêve, comprenant des éléments des univers de Mario et Sonic et possédant des règles sensiblement différentes et proches à la fois des épreuves originelles: Foot Rêve, Rugby Rêve et Volley Rêve. Tous les personnages sont jouables dans toutes les épreuves, mis à part les nouveaux venus qui eux, ne sont disponibles que dans une seule en tant que personnage invité.
Sur 3DS, les caractéristiques des personnages sont l'habileté, la puissance, l'endurance et la vitesse (qui déterminera si le personnage est puissant, rapide, technique ou polyvalent).
Sur Wii U, 3 caractéristiques différentes sont présentées dans chaque sport (par exemple, au 100 m, il y a le Turbo Boost, la Vitesse et la Charge Boost, et, au Rugby, le Plaquage, la Vitesse et l'Esquive). La 1re caractéristique concerne la puissance du personnage (Turbo Boost, Plaquage, Smash, etc.), la seconde concerne la vitesse (Vitesse, Déplacements, Vitesse de nage...) et la troisième concerne l'habileté (Charge Boost, Détente, Interception, Effet de balle...). Un personnage puissant verra sa première caractéristique (puissance) très élevée, sa seconde (vitesse) très faible et sa troisième (habileté) moyenne. Un personnage habile possèdera une première caractéristique très faible (puissance), une seconde (vitesse) moyenne et sa troisième très forte (habileté). Un personnage de type vitesse possèdera une première caractéristique moyenne (puissance), une seconde très élevée (vitesse) et sa troisième très faible (habileté). Enfin, un personnage complet possèdera les 3 caractéristiques à un niveau moyen.
Vétérans (Mario)
Complet
Puissance
Habileté
Vitesse
Vétérans (Sonic)
Vitesse
Habileté
Complet
Puissance
Mario
Bowser
Peach
Yoshi
Sonic
Tails
Amy
Knuckles
Luigi
Wario
Waluigi
Daisy
Shadow
Dr Eggman
Blaze
Vector
Bowser Jr.
Donkey Kong
Metal Sonic
Silver
Invités (Mario)
Birdo (3DS)
Wendy
Diddy Kong
Carottin
Invités (Sonic)
Jet
Rouge
Cream (3DS)
Zavok
Harmonie
Larry
Toad (Wii U)
Wave
Espio
Omega (3DS)
Bowser Skelet
Skelerex (3DS)
Zazz
Sticks
Roy (3DS)
Ludwig (3DS)
Eggman Nega (3DS)
Certains personnages possèdent parfois des caractéristiques différentes entre la version 3DS et Wii U. Certains sont même disponibles uniquement sur un support de jeu et non sur l'autre.
Épreuves
14 épreuves olympiques et 14 épreuves "extra" (Rêve) sont présentes dans cet opus de la série pour la version 3DS.
Sur 3DS, seuls Mario, Sonic et le Mii sont jouables dans toutes les épreuves; les autres personnages présents déjà à Sotchi 2014 sont chacun disponibles dans 2 épreuves (ex : Luigi jouable en Haies et en Tennis de table uniquement), et les nouveaux venus, eux, ne sont disponibles que dans une seule épreuve (ex : Harmonie jouable seulement en Gymnastique).
Liste épreuves Wii U
Discipline
Épreuve
Personnage invité
Lieu de l'épreuve (Rio)
Athlétisme sur piste
100 mètres
Carottin
Stade Olympique - Piste
Relais 4x100 mètres
Toad
Athlétisme sur terrain
Triple saut
Espio
Stade Olympique - Aire centrale
Lancer du javelot
Bowser Skelet
Gymnastique
Rythmique - Massues
Harmonie
Arène Olympique
Natation
100 mètres nage libre
Wendy Koopa
Centre aquatique de Deodoro
Volleyball
Volleyball de plage
Rouge
Plage de Copacabana
Duel de Volleyball de plage
Carnaval de Rio
Cyclisme
BMX
Wave
Centre olympique de BMX
Football
Football
Jet
Maracana
Duel de Football
Place de l'Apothéose
Équitation
Saut d'obstacles
Larry Koopa
Centre national d'Équitation
Tennis de table
Simple
Zazz
Rio Centro - Pavillon 4
Boxe
Anglaise
Zavok
Rio Centro - Pavillon 3
Rugby
Rugby à sept
Diddy Kong
Stade de Rugby
Duel de Rugby à sept
Le lac Rodriguo de Freitas
Tir olympique
Tir à l'arc
Sticks
Sambodrome
Liste épreuves 3DS (et personnages jouables)
Discipline
Épreuve
Personnages jouables
Personnage secret
Athlétisme sur piste
100 mètres
Mario / Sonic / Mii
(dans toutes les épreuves)
Yoshi
Shadow
Métal Sonic
Carottin
100 mètres Extra
110 mètres haies
Luigi
Dr Eggman
Silver
Diddy Kong
110 mètres haies Extra
Athlétisme sur terrain
Saut en longueur
Bowser Jr.
Waluigi
Espio
Eggman Nega
Saut en longueur Extra
Lancer du javelot
Wario
Omega
Knuckles
Bowser Skelet
Lancer du javelot Extra
Natation
100 mètres nage libre
Peach
Tails
Amy
Wendy Koopa
100 mètres nage libre Extra
Gymnastique
Rythmique - Cerceau
Daisy
Amy
Blaze
Harmonie
Gymnastique rythmique Extra
Volleyball
Beach Volley - Doubles
Cream
Donkey Kong
Tails
Roy Koopa
Volleyball de plage Extra
Tennis de table
Simple
Vector
Luigi
Ludwig Koopa
Zazz
Tennis de table Extra
Football
Football
Yoshi
Daisy
Shadow
Jet
Football Extra
Golf
Golf
Peach
Bowser
Vector
Rouge
Golf Extra
Tir olympique
Tir à l'arc
Wario
Birdo
Silver
Sticks
Tir à l'arc Extra
Cyclisme
BMX
Waluigi
Métal Sonic
Skelerex
Wave
BMX Extra
Équitation
Saut d'obstacles
Bowser Jr.
Dr Eggman
Blaze
Larry Koopa
Sports équestres Extra
Boxe
Boxe anglaise
Bowser
Donkey Kong
Knuckles
Zavok
Boxe Extra
Développement
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Voix françaises
Depuis Sonic Generations, le doublage français est régulièrement présent pour les personnages de la série Sonic.