В одиночной игре возможность свободного выбора игрового персонажа даётся после вступительного, разминочного уровня «Isolated Island». Этот уровень игрок проходит за Ехидну Наклза, а его партнёром, освобождённым из замораживающей камеры Доктора Роботника становится Хамелеон Эспио. В дальнейшем, перед началом каждого следующего уровня игрок может получить напарника, выбрав одну из нескольких замораживающих камер с ними при помощи манипулятора-клешни — на манер аналогичного реального игрового автомата с игрушками. Но помимо пятерых вышеописанных героев игры среди них присутствуют ещё двое персонажей — роботы Хэви и Бомб, один из которых так же может стать напарником игрока — при том, что и у них имеются свои особенности. Маленький робот Бомб является, под стать названию, бомбой и взрывается при малейшем повреждении, но своим взрывом может задеть нескольких врагов, после чего быстро восстанавливается. Тяжёлый робот Хэви медленно передвигается и невысоко прыгает, но он бронирован, а потому может уничтожать врагов простым касанием. Взяв Хэви в руки, игрок может бежать с ним, сшибая врагов как тараном; при этом, если игрок будет атакован, удар также придётся на бронированного робота и с большой вероятностью не причинит вреда первому.

В Knuckles’ Chaotix присутствует неканоничный персонаж Вехния (Wechnia). Внешне Вехния выглядит как ехидна Наклз с перекрашенными спрайтами — серебристо-серым телом, красными прядями в его дредах, красными перчатками и красными глазами. На самом деле, Вехния появился из оставшихся в исходном коде игры данными о персонаже Тейлзе, присутствующем в её прототипе Sonic Crackers: в одной из бета-версий Knuckles’ Chaotix при игре за Вехнию на мониторе с дополнительной жизнью используется иконка Тейлза. Также во всех версиях игры он умеет летать как лисёнок в большинстве игр серии Sonic the Hedgehog. В «Special Stage» и «Bonus Stage» спрайт Вехнии отображается спрайтом Майти. Вехния как игровой персонаж доступен в чит-меню, где он обозначен под именем «

• • • • • • • • ».

Неигровые персонажи

К неигровым персонажам Knuckles’ Chaotix относятся: основной злодей серии Sonic the Hedgehog Доктор Роботник, появляющийся на начальном этапе и как босс каждой зоны, и Метал Соник, появляющийся во вступительном ролике, а также на начальном этапе и в качестве финального босса игры. Несмотря на то, что игра является частью серии Sonic the Hedgehog, самого Соника, а также его друга Тейлза можно увидеть только в титрах, в «хорошей» концовке. В качестве камео в игре можно увидеть ещё одного персонажа серии — ежиху Эми Роуз, которая появляется в меню «Sound Test» после введения чит-кода в «Color Test». Чтобы его активировать, во вторых 3 строчках надо ввести 000817, а в третьих 3 строчках 000817.

Уровни

Не считая «Isolated Island», который является вводным этапом, и «Newtrogic High», который, по сути, является выбором уровней, игра включает в себя 5 зон, также называемых аттракционами: «Botanic Base», «Speed Slider», «Amazing Arena», «Marina Madness» и «Techno Tower». Все они становятся доступны, после прохождения «Isolated Island». У каждой зоны по 5 уровней, после завершения каждого, игрок переносится в «Newtrogic High»/«World Entrance». В конце 5-го уровня каждой зоны, игрок должен сразиться с боссом — Доктором Роботником, на его очередной машине. После победы над боссом зона считается пройденной и больше не появляется в выборе уровней. Примечательно, что названия-словосочетания почти всех зон, как и в Sonic the Hedgehog CD, аллитерационны, то есть начинаются на одну и ту же букву.