Concentrando la propria narrazione sull'omonimo personaggio dei videogames, il film ha come protagonista Sonic, l'alieno blu dalle sembianze di un riccio con il potere della supervelocità, che sa saltare molto in alto e usare l'energia cinetica per combattere. Sfuggito alla cattura del governo grazie alla sua velocità, la mascotte del mondo Sega dovrà sconfiggere uno scienziato pazzo, il Dr. Ivo Robotnik (Jim Carrey), genio malvagio che minaccia il pianeta con diabolici piani. L'ufficiale del dipartimento di polizia di San Francisco, Tom Wachowski (James Marsden), diventato sceriffo di Green Hills, nel Montana, si reca a San Francisco per aiutare Sonic a difendere il mondo...