Sonic pomieszkujący w Green Hills czuje, że nadszedł czas na większą swobodę i większe przygody. Gdy Tom (James Marsden) i Maddie (Tika Sumpter) wyjeżdżają na wakacje, pozostawiają go samego w domu, wierząc, że nic złego nie może się wydarzyć. Jednak spokój nie trwa długo. Doktor Robotnik (Jim Carrey) powraca – bardziej szalony i żądny zemsty niż kiedykolwiek. Tym razem nie jest jednak sam. Towarzyszy mu Knuckles, tajemniczy i potężny wojownik, który pomoże mu zdobyć legendarny Szmaragd Chaosu – artefakt zdolny zarówno tworzyć, jak i niszczyć całe cywilizacje. Aby powstrzymać złowrogi plan, Sonic łączy siły ze swoim nowym przyjacielem – Tailsem, by wyruszyć w ekscytującą i pełną niebezpieczeństw podróż. Ich misja? Znaleźć szmaragd, zanim trafi w niepowołane ręce. Czas ucieka, a stawka nigdy nie była wyższa – to walka nie tylko o przyszłość Green Hills, ale i całego świata.