蛋头博士（該部起開始稱呼他為「蛋頭博士」）被索尼克放逐到蘑菇星球的九個月後利用索尼克留下的毛髮作為能源製造出訊號發射器並向太空發射訊號，因此引來了針鼴一族的倖存者納克魯斯，納克魯斯對於索尼克的毛髮有濃厚興趣而蛋頭博士表示願意為他帶路。
與此同時，在地球的索尼克试图帮助公众打擊犯罪，但往往弄巧成拙。汤姆建议索尼克在他和麦迪去夏威夷参加她妹妹瑞秋的婚礼之前，要保持耐心等待他的力量。而當索尼克独自一人在家玩耍時，遭到了蛋頭博士與納克魯斯的攻擊，納克魯斯渴望奪回他已滅絕的部落寶物「王者翡翠」，其擁有讓使用者用意願改變現實的能力。
索尼克不敵納克魯斯，此時狐狸迈尔斯·“塔爾斯”普劳尔出現並救走索尼克，塔爾斯是一隻很崇拜索尼克的雙尾狐狸，他為了警告索尼克关于納克魯斯的事情而來。在得知已故守護者「長爪」給索尼克的地圖就是王者翡翠的線索後，索尼克說服塔爾斯帮助他找到王者翡翠。此時蛋頭博士找到了以前的助手史東恢復了以往的裝扮，出現並提出幫助納克魯斯尋找王者翡翠，但暗中計畫自己偷走王者翡翠。索尼克和塔爾斯根據地圖提供的線索來到西伯利亚，他們在一座古老的守護者遺跡裡找到了一个羅盤。此時跟蹤他們的蛋頭博士和納克魯斯出現，攻擊并沿路追逐索尼克和塔爾斯下山。戰鬥產生的雪崩中，蛋頭博士和納克魯斯搶走了羅盤。面對雪崩無力的索尼克緊急聯絡在夏威夷的汤姆，讓他用金環将索尼克和塔爾斯經由開啟的傳送門到婚礼上救出了他们。
婚禮中，瑞秋的未婚夫藍道和他的婚礼客人突然暴露自己是国家卫队（G.U.N.）的卧底特工，并俘虏了索尼克、塔爾斯和汤姆。麦迪和瑞秋利用塔爾斯遺落的道具擊敗特工將他們救出來。拿到羅盤的蛋頭博士和納克魯斯來到夏威夷附近，觸發機關顯露出一座在水下的神殿。注意到水下神殿顯現的衝天光束，索尼克跨海抵達神殿所在地，在突破神殿迷宮後於王者翡翠前索尼克再度與納克魯斯战斗，蛋頭博士趁兩人戰鬥之時偷走了王者翡翠並傳送離開，索尼克和納克魯斯一同逃出崩塌的神殿并同意一起合作對抗蛋頭博士，此時塔爾斯駕駛著双翼飞机出現並加入他們。
返回綠山鎮的蛋頭博士摧毁了前來抓他的G.U.N.的部队，并將其裝備分解重新创造了一个與他長相相似的巨型机器人。而在巨型機器人即將肆虐小鎮之際，索尼克、塔爾斯和納克魯斯出現並一起与机器人战斗，戰鬥中他們奪回了王者翡翠，但被奪走能量的王者翡翠突然自行碎裂分解成碎片，正當蛋頭博士要給予索尼克最後一擊時，索尼克使用七顆混沌翡翠变成了超级索尼克。并摧毁了机器人，然后驱散了翡翠并恢复了正常状态。納克魯斯拾起了王者翡翠碎片並將之復原，并同意與索尼克和塔爾斯来共同保护它。三人与華卓斯基一家一起恢复了田园诗般的生活。
史東潜入G.U.N.，开始在機器人的废墟中寻找蛋頭博士。此時一名特工向G.U.N.指挥官沃尔特斯报告说，一份50年前的文件被发现，该文件载有一个研究设施的坐标，该设施是“夏特计划”的所在地。