После прохождения всех четырёх историй и сбора семи Изумрудов Хаоса, становится доступна Последняя История. В ней игроку придётся сразиться с финальным боссом игры — Метал Соником. Битва с ним делится на две фазы: «Metal Madness» и «Metal Overlord», и тем не менее представляет собой единое целое. Даже после прохождения Последней Истории, игрок не может пропустить «Metal Madness» и начать проходить «Metal Overlord». Однако если игрок погибнет, то продолжит игру той командой, которая погибла. Например после смерти команды Соника в «Metal Overlord», он будет проходить «Metal Overlord», а не «Metal Madness»; после смерти команды Дарк, он не будет заново начинать «Metal Madness» играя командой Роуз, и т. д.

• Metal Madness (Металлическое безумие) — первая фаза Метал Соника, с которой по очереди сражаются команды Роуз, Хаотикс и Дарк. Каждая команда ведёт бой с небольших площадок; их задачей является нанесение ударов в определённое место Метал Соника, обозначенное кругом. Его цвет поможет игроку определить, персонажами какой формации лучше сражаться. Так, скоростной персонаж не сможет нанести урон, если круг будет синего цвета, силовые персонажи бесполезны когда круг красный, летающие — при жёлтом. Сам Метал Соник будет последовательно атаковать игрока различными приёмами. Они включают в себя: подметание платформы своим хвостом; запуск спинных шипов, которые при столкновении с землей превратятся в небольшие колючие столбики; использование огнемёта, встроенного в одну из рук; запуск пальцев, при столкновении с землей образующих кристаллическую корку, которая может утянуть одного из персонажей (если при этом корку не сломать, тот персонаж станет неигровым. Если запертыми окажутся все три члена команды, игрок потеряет жизнь).

• Metal Overlord (Металлический Повелитель) — вторая фаза Метал Соника, с которой приходится сразиться команде Соника в супер-формах. Битва с ним происходит в воздухе; в момент начала игроку даётся 50 колец, но это количество постепенно уменьшается, поэтому игроку необходимо победить Метал Соника прежде чем закончатся кольца. Он может увеличить их количество при помощи шаров висящих в воздухе, напротив, при нанесении урона персонажам, количество колец уменьшится. В данном этапе Метал Соник может атаковать при помощи метания больших кристаллов, кораблей Эггмана, шипов, а также запуске пальцев одной из рук (по аналогии с предыдущей фазой). Кроме того, при малой активности игрока, Метал Соник может применить Хаос Контроль, при котором команда не сможет двигаться 20 секунд, хотя число колец всё равно будет уменьшаться. Для победы, игрок должен использовать приём Командный Взрыв, после применения его 5 раз Метал Соник будет повержен.

Дополнительные миссии

Также каждый уровень имеет дополнительную миссию. Эту миссию можно выбрать в режиме «Вызов» (Challenge Mode). За выполнение этих миссий также даётся Эмблема. У всех команд, кроме Хаотиксов, задачи не меняются.

• «Команда Соника»: добраться до конца уровня за ограниченное время.
• «Тёмная Команда»: уничтожить 100 врагов.
• «Команда Роуз»: собрать 200 колец.
• «Команда Хаотикс»: усложнённая цель обычного уровня.

Special Stage

Sonic Heroes стала первой трёхмерной игрой серии Sonic the Hedgehog в которой появляются особые уровни — «Special Stages». Как и во всех играх серии, они предназначены для сбора семи Изумрудов Хаоса, но могут использоваться и для увеличения жизней команды.