Po osiedleniu się w Green Hills, Sonic jest gotów na więcej swobody, a Tom (James Marsden) i Maddie (Tika Sumpter) zgadzają się pozostawić go w domu, podczas gdy oni wybierają się na wakacje. Jednak zanim wyjadą, Doktor Robotnik (Jim Carrey) powraca, tym razem ze swoim nowym pomocnikiem, Knucklesem, poszukując szmaragdu, który ma moc, aby zarówno budować jak i niszczyć cywilizacje. Sonic łączy siły ze swoim nowym przyjacielem, Tailsem, i wspólnie wyruszają w podróż, aby znaleźć szmaragd, zanim wpadnie w niepowołane ręce.

Wąsaty i demoniczny doktor Ivo Robotnik zadecydował - pora pożegnać się z ludzkością. Wspierany przez czerwoną kolczatkę zwaną Knucklesem, szykuje światu zagładę. Dzieła zniszczenia chce dokonać za pomocą źródła mocy absolutnej, którym jest jedyny w swym rodzaju szmaragd. Na szczęście do akcji wkracza Sonic, ponaddźwiękowy kosmiczny jeż. Nie może pozwolić, aby szmaragd dostał się w niegodziwe łapska.