Sonic the Hedgehog 3 es un juego de plataformas desarrollado por Sega Technical Institute con la colaboración de Sonic Team para el sistema Megadrive. Lanzado en 1994, es la secuela del Sonic the Hedgehog 2. El juego está estrechamente ligado a su secuela Sonic & Knuckles, ya que los dos juegos fueron originalmente uno hasta que, por limitaciones de tiempo y los costes de fabricación de un cartucho de 34 megabits, se vieron obligados dividir el juego en dos partes entrelazadas y combinables por medio de sla tecnología Lock-On. El proyecto de Sonic the Hedgehog 3 comenzó con la idea de realizar un juego con vista isométrica, pero este concepto fue abandonado porque el equipo pensó que este cambio sería demasiado radical para una secuela. Este proyecto fue retomado más tarde en los que sería llamado Sonic 3D. Brad Buxer, confirmó en 2009 que Michael Jackson estuvo involucrado en tres composiciones de Sonic, pero no fue acreditado porque no estaba contento con la forma en que sonaban, por culpa de chip de sonido de la Megadrive. Buxer también afirmó que la música final de Sonic se convirtió en la base para el single de Michael Jackson, Stranger in Moscow.

La trama del juego comienza justo después de que Sonic, con la ayuda de Tails, destruyen el buque de guerra del Dr. Robotnik, el Death Egg. Sin embargo, Death Egg se estrella en Angel Island, también conocida como Isla Flotante. Sonic y Tails se dirigen a inspeccionar las zona, cuando un nuevo personajes, Knuckles, engañado por el Dr. Robotnik, les tiende una trampa y le quita las 7 Esmeraldas del Caos, creyendo que ellos las habían robado. El Dr. Robotnik lo que intenta es conseguirlas para volver a poner en funcionamiento su Death Egg. Sonic y Tails deberán conseguir de nuevo las Esmeraldas del Caos antes de que el Robotnik lo haga.

Sonic the Hedgehog 3 tiene la misma mecánica de juego que la segunda parte, pero se aumenta el tamaño de los escenarios por tres, añadiendo más rutas, más elementos con los que interactuar y un aumento de la velocidad máxima para el protagonista. Se añaden también nuevos escudos de tres elementos diferentes (fuego, rayos, y el agua), que aparte de proteger a los protagonistas contra dichos elementos, proporcionan nuevos ataques Circular Turbos vinculados a esos elementos.

Las fases especiales en forma de half-pipe en 3D del Sonic the Hedgehog 2 han sido sustituidas por un entorno con forma de gran esfera en unas simuladas tres dimensiones sobre la que se sitúa el protagonista y que va girando conforme el jugador se desplaza. El jugador tiene total libertad de movimientos, pero no tiene la posibilidad de frenar. El objetivo a conseguir en estas fases especiales es la obtención de las 7 Esmeraldas del Caos, y hay 7 fases especiales, 1 por cada esmeralda. Para lograr la Esmeralda del Caos el jugado debe de recopilar una serie de Esferas Azules distribuidas a modo de Rompecabezas a lo largo de la esfera, y rodeadas de obstáculos que hay que esquivar. Estos Obstáculos son más esferas, pero de distinto tipo y color:

1. Esferas Rojas: deben ser evitarlas en todo momento, pues harán que Sonic o Tails salgan de la fase especial, perdiendo la oportunidad de obtener la Esmeralda del Caos. Cada Esfera Azul que el Jugador consiga se transformara en una Roja.

2. Esferas Estrella: harán que el Jugador Rebote y salga despedido en la dirección opuesta, desconcertando a los Protagonistas.

Cuentas también con un tiempo limitado para conseguir la Esmeralda del Caos. Dicho tiempo puede ser aumentado a medida que el jugador consiga anillos, algunos de ellos ocultos y solo visibles trae recopilar estrellas azules. Para mayor dificultad, conforme el cronómetro avanza, la velocidad del protagonista crecerá progresivamente, por lo que cada vez será más difícil controlar a Sonic o a Tails.

Si Sonic logra hacerse con las 7 Esmeraldas del Caos, podrá convertirse en Super Sonic, siempre que tenga en su poder 50 anillos. Convertirse en Super sonic te hace invencible ( excepto si eres aplastado por una plataforma móvil, si te quedas sin aire bajo agua y si te caes al fondo de un escenario) y duplica tu velocidad y salto. El estado de Super Sonic consume anillos, y cuando la cantidad llegue a 0, volverás a tu estado normal.

El juego sigue teniendo el modo competición para dos jugadores, pero en lugar de usar las pantallas del modo historia, ahora se han creado un total de cinco fases específicas para ello y 3 modos de juegos, Grandprix, Matchrace y Timeattack.

El cartucho tiene una pequeña cantidad de memoria RAM no volátil incorporada, lo cual permite al jugador salvar partida por primera vez en la saga Sonic y retomar el último nivel donde habías estado jugando.