時空を越えて人間のいる世界にやってきたソニックが高速道路を暴走していると、これを阻止すべく高速パトロールのSチームが出現。チェイスの末、ソニックは高速道路の切れ目から、ある豪邸のプールへと転落した。
クリスの家のテレビで、仲間のクリームとチーズが軍の研究所に捕まっていることを知ったソニック。クリスが祖父のチャックから研究所の場所を聞き、ソニックは研究所に潜入してクリームとチーズの救出へと動く。
Dr.エッグマンがロボットを引き連れて街で暴れ始め、電波ジャックをして「この世界を私のものにする」と宣告。クリスとテイルスは対抗するも劣勢を強いられ、そこへナックルズとエミーが加勢にやってきた。
ソニックの存在とエッグマンの科学力に脅威を覚えた大統領は、クリスの学校の先生に成り済ましたエージェント＝スチュワート先生を送り込んだ。そんな時、機械を狂わせる謎の石が見つかったと報道される。
ナックルズは1人で街に身を潜めていた。そこへDr.エッグマンが接触してきて、「カオスエメラルドを集めて元の世界に戻そうと思っている。今までのことはわびるからソニックをやっつけてくれ」と訴えるのだが…。
課外授業で外出することになったクリスとクラスメイトたち。Dr.エッグマンは世界征服のためには子供を教育することが必要と考え、クリスたちに教育熱心なロボットを送りつけたが、ロボットが暴走を始めてしまう。
大統領から派遣されたスパイであるスチュワート先生。その先生が突然家庭訪問にくることになり、クリスはソニックやテイルス、エミーとクリームとチーズのことを知られてはいけないと慌てふためく。
Dr.エッグマンが軍に監視されていることを知り、ロボット・E-11ペリカン型を使い人工衛星を飲み込んででしまったため地上は大混乱。クリームが楽しみにしていたテレビ番組も観られなくなってしまった。
リゾート施設のオープニングセレモニーにクリスが出席するため、みんなはクリスの家の別荘に行く。しかしソニックはどこかに行っていた。エミーは海を眺めながら「ソニックと一緒に来たかった」とため息をつく。
取り壊されることが決まったスタジアムでカオスエメラルドが見つかり、ソニックたちが急行するが、当然エッグマンもやってきてにらみあいとなる。そこで、正々堂々とベースボールで勝負しようと話はまとまった。
カオスコントロールにより、ルージュもこの世界に飛ばされてきて宝石泥棒をしていた。一方、大統領府はソニックを仲間にしようと企て、カオスエメラルドが出現したというデマを流してソニックを捕獲しようとする。
大統領府はエッグマン基地の攻撃を決めた。クリスの家を大統領特使が訪ね、ソニックに強力を頼んだが交渉は失敗。政府は、エッグマンが基地から出ていった隙にルージュ率いる特殊部隊で基地への潜入を試みた。
危機に瀕するクリスたちのもとへソニックが駆けつけるが、エッグマンにカオスエメラルドを奪われてしまう。ソニックたちがエッグマン基地まで追うと、基地ではエッグマンと政府の軍が戦いを繰り広げていた。
エッグマン基地は崩壊したが、記者会見の話題は出席していないソニックに集中したため、大統領補佐官は落胆。大統領の人気上昇を狙い「ソニックと握手している写真をマスコミに撮らそう」と考え、行動を起こす。
基地を壊されたDr.エッグマンは、地下にあった移動要塞・エッグフォートで街を恐怖に陥れる。ソニックが駆けつけるが、高く飛ぶエッグフォートには届かない。しかしそこへ、頼りになるＸトルネードがやってきた。
海外のリゾート地の上空でカオスエメラルドが反応。この海の中に4つ目のカオスエメラルドがあるようだ。しかしソニックは泳げない。そのためダイビングショップに行き、ソニックたちはドライスーツを着て海に潜る。
オリエンタル・シティで、ナックルズはホークと呼ばれるトレジャー・ハンターの男を捜して再会。2人は地下牢から抜け出し、輪タクでカオスエメラルドの隠し場所まで行く。するとそこへ、さっきの輪タク屋が現れた。
テイルスとクリスはサバンナのど真ん中でダム建設をしている2人の男たちと出会った。その工事の無意味さに疑問を抱いたテイルスとクリスは、男たちに工事をやめるように訴えたが、彼らは取りあわない。
クリスの母・リンゼーの映画の撮影を見るため、クリスたちは湖畔の古城に来た。だが、妙なノイズ音が発生したため撮影は中止となる。実は、この古城に住む魔物を封印していた砂時計を誰かが動かしてしまったのだ。
ソニックたちは豪華客船の旅を満喫していた。しかし、超音速のソニックは、のろのろ進む船の旅がもどかしくていら立っていた。ストレスが頂点に達した時、ソニックはとんでもない行動に出てしまう。
Sチームのリーダー・サムが急にクリスの家を訪れ、ソニックにレース対決を挑んだ。どうやらこれは大統領補佐官の差し金で、大統領の人気向上のために行われるレースのようだ。ソニックはしぶしぶ参加を承諾する。
夏休みにクリスは、テイルスたち一行と学校の仲間たちを連れて、ある島国でサマーキャンプを満喫していた。すると突然、クリスたちを捕まえようと巨大なエッグマンメカが現れ、山を崩し、川をあふれさせてしまう。
クリスのパパは、宝石店で購入した指輪をママへの結婚記念日のプレゼントにしようとしていた。その日、女優のママはスタジオで撮影中で、パパはみんなを集めてひそかに派手なサプライズパーティを計画していたが…。
エッグマンと戦ったソニックが突然暴走を始めた。ソニックを何とかして止めようと、チャックやテイルスたちのソニック捕獲作戦が始まる。ナックルズやエミー、サム・スピードも加わり事態は大ごととなる。
「7つ目のカオスエメラルドを手に入れるには、エッグマンと協力するしかない」と思ったナックルズはソニックを説得しにきたが会えない。その話を聞いたクリスがナックルズと共にエッグマンのいる森に向かった。
早くソニックたちを元の世界に帰しているあげたいと思ったクリスは、チャックが保管していたカオスエメラルドをエッグマンに渡してしまった。それに気づいたソニックたちは急いでクリスを追いかけるが…。
エッグマンを倒し、世界に平和が戻ったが、エッグマンは新たな活動を開始。小動物をパイロットパーツとして埋め込んだ新しいエッグマンロボ・E100シリーズを開発し、モンスターを引き連れて暴れ始めた。
進化したカオスと戦うなか、追いかけたソニックはエッグキャリアと空中戦になり墜落してしまう。一方、エッグキャリアから落ちてきた小鳥を見つけたエミーは、エッグマンロボE100にさらわれてしまう。
クリスとビッグはカエルくんを見つけ出したが、それをE102＝ガンマにさらわれてしまった。追うクリスたちはエッグキャリアに潜入。エッグマンは牢屋にいるエミーの小鳥を連れてこいとE120＝ガンマに命令するが…。
Xトルネードでエッグキャリアに着陸したソニックとテイルスはE102＝ガンマを倒そうとしたが、エミーに制止される。一方、ビッグとクリスはカエルくんを発見したが、カオスとエッグマンに遭遇してしまう。
ソニックはエッグマンの地下基地・ファイナルエッグを見つけて侵入した。その頃、E103＝ガンマはあらゆる所で仲間たちを自由の身にするが、そこへE101＝ベータが現れたため、戦う羽目になってしまう。
倒したはずのカオスだったが生きていた。パーフェクト化したカオスは凶暴となり、エッグマンの言うことも聞かずに暴走し始め街中を恐怖に陥れる。そんななか、ソニックが体から突然光を放ち始めた。
GUNに捕まってしまったソニック。GUNはソニックが「プロジェクト・シャドウ」の秘密を奪うためにプリズンアイランドに忍び込んだと思っていた。だが、心当たりのないソニックは逃亡し、追われる身となる。
エッグマンがGUNのコンピューターにハッキングをし、自分の祖父＝ジェラルド・ロボトニックがGUNの重要機密「プロジェクト・シャドウ」と関係があったことを知った。そして、それを入手するため行動に出る。
プリズンアイランドの独房に入れられたソニックを救出すべく、クリスとタナカはスワンボートで、エミーとテイルスはＸトルネードで向かった。一方、エッグマンはカオスエメプリズンアイランドへの潜入を再び試みる。
プリズンアイランドが爆破されてしまった。クリスはシャドウのカオスコントロールに巻き込まれて一命を取り留めた。クリスが気がつくと、そこは宇宙空間に浮かぶスペースコロニー・アークの中だった。
地球を破壊しようとするエッグマンの野望を阻止するため、ソニックたちはロケットでスペースコロニー・アークへと向かう。しかし、内部へと潜入したソニックは捕まり、宇宙空間へと放り出されてしまった。
ソニックとシャドウが戦うことになった。そんな時、スペースコロニー・アークのコンピューターが暴走を始め、制御不能となってしまう。このままではアークが地球に衝突するのではとみんなは息をのむが…。
ソニックたちの世界と、この世界が合体してしまったと思われた。ベクター・エスピオ・チャーミーの探偵チームが現れ、クリームを捜して彷徨い始める。一方、エッグマンは改心し、破壊した月を修理すると言うが…。
突然エッグマンの人工月が太陽にかぶさり、世界が闇に包まれてしまう。改心したエッグマンは大統領に日光供給サービスを提案し、市民の好評を得る。しかしこれは、エッグマンの策略なのではとも思われ…。
エッグマンの日光供給サービスを邪魔するソニックを、市民が批判し始める。自信を持って弁護できないクリスはソニックを止めにいくが、実はエッグマンの野望によって太陽光が遮断されていたのだと判明する。
ソニックとデートの約束をしていたエミー。ところがいつまで経ってもソニックが現れない。怒ったエミーはたまたまやってきたサム・スピードとドライブに行くことにするが、そこでエッグマンメカに遭遇する。
獄中のエッグマンたちが家電工場で働かされている間に、たくさんの製品に謎のチップを仕込んだ。これによって街中の家電製品が勝手に動きだすようになり、さらに人間を襲い始めたため大変な事態となる。
エッグマンが獄中から逃げ出した。スチュワートはエッグマンを捕まえようと懸命に捜索に当たっていた。ところが、そんな姿をクリスとその友達に見つかってしまい、一緒にエッグマンを捜すこととなる。
エッグマンを捕まえるプロジェクトの一環として、大統領はある提案をする。それは、カオスエメラルドを懸けた武道大会だ。そして、この大会にソニックやナックルズ、クリスやエメルまでもが参加することになる。
いよいよ決勝戦を迎えるが、カオスエメラルドに反応したエメルが暴走を始め、みんながそれを止めるために戦いを挑む。スキルゲットができるエメルの暴走をどうしても食い止めなければならない。
エッグマンが新たなたくらみに出た。巨大戦艦を使い、海底火山脈が走っている「世界のヘソ」を刺激し、この星を壊滅させてやると言いだしたのだ。それを食い止めようとソニックたちは立ち上がるが…。
エッグ大魔艦が火山島の火口を目指す。ここに逃げ込んだエッグマンをソニックたちが追ってきた。火口から続くのは地底世界。ソニックたちはそこで巨大な怪獣たちに遭遇してしまい、緊張が走るが…。
政府によると、ソニックたちがこの世界にいると時間停滞化現象が始まり、「時間」に異常が生じて世の中がおかしくなってしまうのだと言う。そこで、ソニックを元に戻そうという提案がされるのだが…。
ソニックたちを元の世界に戻すため、テイルスとチャックは装置の開発を急いでいた。そんな時、Dr.エッグマンの基地を突然GUNの部隊が攻撃し始めた。どうやらこれは大統領の意志ではないようだが…。
世界征服に乗り出したDr.エッグマンと戦いを繰り広げたソニックたち。ソニックは元の世界に戻ろうとするが、その瞬間、クリスがソニックを連れて逃げ始める。そして、2人だけの逃避行が始まるが…。
一緒に飛ばされてきた仲間たちや、出会ったクリスたちの力を借りてDr.エッグマンと戦ってきたソニック。だがついに、元の世界に帰っていった。ソニックと別れたクリスは彼との思い出を振り返り、月を見上げる。
ソニックたちの星に新たな強敵、メタレックスが現れた。7つのカオスエメラルドは散り散りになり、この星の生命の源であるプラネットエッグが奪われてしまった。そんな時、18歳のクリスがワープしてこの星に来た。
コスモは星々のプラネットエッグをメタレックスから取り戻すため、ソニックを捜してこの星にやってきた。それを聞いたソニックたちは宇宙に旅立つ。しかし宇宙船の建造中、再びメタレックスが襲ってきた。
ソニックたちの乗った宇宙船・ブルータイフーン号が着いた所は、プラネットエッグを奪われて水の星になった惑星ハイドーだった。クリスとソニックは上陸艇に乗るが、ソニックがメタレックスにさらわれてしまう。
メタレックスを倒して惑星ハイドーの人々に感謝された直後、エッグマンがナックルズをだましてカオスエメラルドを手に入れようとする。だが、カエル型メタレックスが現れ、カオスエメラルドが飲み込まれてしまった。
吹雪の星であるブリーザーに着いたソニックたちは早速カオスエメラルドを探し始め、やがてメタレックスたちのいる「アイスパレス」にたどり着いた。そこでは何かの研究をしているようなのだが…。
ソニックたちはジャングルの星にたどり着いた。メタレックスの攻撃をソニックドライバーで撃破したが、ソニックはその勢いでどこかに飛ばされてしまい、残ったエミーらの前にメタレックス・キングエイプが現れる。
カオティクス探偵事務所にクリームの母から依頼が来た。ワープマシンを通じてクリスの世界から多くの物が送られてきているので、ブルータイフーン号に届けてほしいと言う。カオティックスたちは宇宙船で向かうが…。
ブルータイフーン号はすでに死の星となったホビドンに到着。そこにはコロニーの残骸と廃虚があり、ソニックたちはカオスエメラルドを求めて廃虚に来たが、そこは変形自在のメタレックス・ディザードそのものだった。
かつてコスモの移民船を攻撃したメタレックス・ヘルシップが、クリムゾンエッグを攻撃。次の標的はソニックたちの乗るブルータイフーン号だ。シャドウすらも窮地に追い込んだその脅威がソニックたちに迫る。
惑星アラバスタでソニックたちとはぐれてしまったテイルスとコスモ。2人は洞窟の中を進み、ある施設を見つけた。何と、そこではメタレックスによってカオスエメラルドのコピーが作られていたのだ。
残るふたつのカオスエメラルドがメタレックスの要塞の中にあることを知ったソニックたちとエッグマンが、互いに手を組んで要塞への侵入を試みる。そして、カオスエメラルドとプラネットエッグを発見するが…。
ダークオーク率いるメタレックス軍団がソニックたちを待っていた。わなに落ちて要塞の周囲をメタレックス軍団に囲まれてしまう。ソニックは脱出を試みるが、カオスエメラルドをめぐってシャドウと戦うこととなる。
ブルータイフーン号にカオティクス探偵団の3人組が現れた。仲良く談笑するテイルスとコスモを見たベクターは、テイルスがコスモに惚れていると確信。ベクターは奥手のテイルスを後押ししようと珍作戦を発動させる。
ついにブルータイフーン号が銀河回廊に突入するが、植物の根のように吹き溜まった宇宙の塵が邪魔をして立ち往生してしまう。そこへ、メタレックス四天王一番のパワーを誇るイエローゼルコヴァが襲いかかる。
ブルータイフーン号は大量のカオスエメラルド反応があった小惑星に来て、古びた工場を発見。中には何とカオスエメラルド生産プラントがあった。そこにメタレックス四天王の1人、ブラックナルキッソスが現れる。
惑星カスケードの少女・モリーは星を元に戻すべくメタレックスと戦っていた。彼女は強いシャドウに興味を示す。シャドウ、ルージュとモリーは、カオスエメラルドの反応を追ってカスケードの採掘場へ向かうが…。
クリスの乗ったブルータイフーン号は、カオスエメラルドを持つマルモリン人のモモ、ルー、リリンと遭遇。ソニックたちは、カオスエメラルドを譲ってもらう代わりに彼らの船を母星に帰すことになるが…。
メタレックスに追われる謎の宇宙船を救出したソニック。その宇宙船のパイロットはデコーだった。その時、メタレックスの艦隊がワープアウトしてくる。何とメタレックスはエッグマンと手を組んでいたのだ。
謎の機械生命体・メタレックスと戦うソニックたち。そんななか、カオティクス探偵団はメタレックス宇宙のある星でカフェを営んでいた。今日やってきた客は、四天王に就任したばかりのエッグマンだった。
メタレックスに追われていたブルータイフーン号は、イエローゼルコヴァの奇襲に遭って惑星サンダーボルトに不時着。イエローゼルコヴァにはあらゆる攻撃が通じず、クリスとソニックは遠くへ弾き飛ばされてしまう。
メタレックスの野望を阻止すべく宇宙を進むブルータイフーン号に、何者かが侵入。その正体はコスモの命を狙うシャドウだった。テイルスはコスモを連れて懸命に逃げるが、シャドウは2人を追い詰めていく。
コスモがダークオークの手によって、見たもの、聞いたものを転送する「生きたスパイ道具」にされていたことを知ったソニックたち。衝撃を受けるが、去ろうするコスモを引き留め「共に戦おう」と誓いあう。
ブルータイフーン号は惑星グリーンゲイトを飛び立ち、ダブルトリプルOへと向かう。そこにはカオスエメラルドと巨大プラネットエッグを要する惑星アクリウスがあり、ついにメタレックス艦隊との最終決戦に突入する。
起死回生をマスターエメラルドに懸けるクリスたち。ソニックドライバーの機構で、マスターエメラルドのエネルギーをカオスエメラルドに叩きつける算段だ。ファイナルムーバの攻撃を押し返しながら懸命の作業が進む。
巨大な果実となったファイナルムーバ。コスモの祈りに応えるようにカオスエメラルドは力を蘇らせ、黄金に輝くスーパーソニックとスーパーシャドウが並び立つ。そして2人の攻撃が果実の外郭を破り爆発させたが…。
長い戦いが終わった。マスターエメラルド復活のめどが立たず、地球帰還を諦めていたクリスのもとへエッグマンから封筒が届く。中から出てきたのは「地球行・片道」と書かれた1枚のチケットだった。
