In Sonic Mania Plus, il trio di protagonisti è composto da Sonic the Hedgehog, Miles "Tails" Prower e Knuckles the Echidna. Sebbene condividano le meccaniche di base del movimento e del combattimento, ciascun personaggio dispone di abilità speciali uniche: grazie alla sua agilità, Sonic può rotolare con estrema potenza dopo un salto, Tails può volare e nuotare più velocemente di tutti, mentre Knuckles può planare e arrampicarsi sui muri.

Con l'edizione Plus, sono stati aggiunti due nuovi personaggi: Mighty the Armadillo e Ray the Flying Squirrel. Per chi non li conoscesse, Mighty e Ray sono due personaggi apparsi per la prima volta nel gioco arcade SegaSonic the Hedgehog e successivamente nel gioco Knuckles' Chaotix per Sega Mega Drive 32X. Le abilità speciali di Mighty includono uno schianto a terra e la possibilità di rotolare sulle trappole spinose, mentre Ray possiede delle capacità di volo avanzate che gli permettono di restare in aria più a lungo.