Aunque parezca extraño, la versión sobremesa de Sonic Lost World, a diferencia de la portátil que soportará online hasta 4 jugadores, no contará con modos multijugador online, pero sí en cambio en local.

El último tráiler del videojuego en su versión Wii U nos muestra los modos principales con los que podremos interactuar con otros jugadores:

• Multijugador cooperativo: Modo para dos jugadores en el modo historia principal, donde uno controlará a Sonic con el GamePad y el otro ayudará al erizo con diversos vehículos teledirigidos desde el Wiimote + nunchuk.
• Multijugador competitivo en modo carreras: Carreras a dos jugadores, cada uno con su pantalla; un jugador utilizará la del Wii U GamePad, y el otro, utilizando la combinación Wiimote + nunchuk, correrá en la pantalla de TV.
• Compartir objetos a través de Miiverse: La red social entra en juego pudiendo compartir los items del juego con otros jugadores a través de la misma.