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.