Sonic Spinball es esencialmente una continuación lógica de la tradición de niveles tipo pinball que comenzó con Spring Yard Zone en Sonic the Hedgehog. El juego tiene cuatro grandes mesas de pinball: un nivel de alcantarillas, una estación de energía geotérmica, una fábrica de robots, y un sistema de lanzamiento de cohetes. El jugador debe guiar a Sonic por los cuatro niveles y tomar las Esmeraldas del Caos para pelear contra el Dr. Robotnik. La principal diferencia entre este juego y un pinball auténtico es la habilidad de controlar la bola (es decir, a Sonic) mientras está en movimiento, con los botones direccionales. Los otros botones se usan para controlar las palancas. El estilo de plataformas clásico, como en los primeros juegos de la serie, se ha reducido a un mínimo. Pueden jugar hasta un total de 4 jugadores, de forma sucesiva, es decir, cuando el jugador 1 pierde una vida, juega el jugador 2, y así sucesivamente. Cada jugador comienza con 3 vidas y logra una vida extra cada vez que consiga 20 millones de puntos, siendo esta la única manera de lograr vidas extras a lo largo del juego.