Dette er et helt annet spill enn dets 16-bits motstykke på Genesis/Mega Drive, og ble opprinnelig utgitt på Sega Game Gear og Master System. For å stoppe den onde Dr. Robotnik, må Sonic krysse seks soner som består av tre nivåer hver. De fleste sonene er basert på de i det originale spillet, men noen er helt nye, inkludert et jungelmiljø og et stort luftskip. Andre unike forskjeller er ett nivå som ruller automatisk og et som er justert vertikalt i stedet for horisontalt. De fleste av fiendene (mekaniserte dyr, beseiret av Sonics pigger når de hopper eller ruller) og power-ups (speed-ups, skjold, ekstra liv) er de samme som i Genesis-versjonen også. Sonic kan plukke opp gyldne ringer for beskyttelse (når han blir truffet, mister han ganske enkelt alle ringene i stedet for et liv) og bonuser: 100 ringer får Sonic et ekstra liv, og 50 gjenværende ringer på slutten av et nivå gir tilgang til flipperspill-temaer fulle av støtfangere og fjærer. Det siste nivået i en sone er alltid en sjefskamp mot Robotnik. Noen av sjefskampene er forskjellige i Master System- og Game Gear-versjonene av spillet, med spesialdesign for den håndholdte versjonen på grunn av det mindre synlige skjermområdet. Sonic bør også samle de seks Chaos Emeralds for å forhindre at de faller i Robotniks hender. I et avvik fra det originale spillet, er disse ikke skjult i spesialstadiene, men et sted i de vanlige nivåene.