在蘑菇星球上，疯狂科学家蛋头博士（金·凯瑞饰）正狼狈地试图用蘑菇煮咖啡。这位被放逐的反派突然发现了一线生机——当他意外打开空间传送门时，红色针鼹战士纳克鲁斯（伊德里斯·艾尔巴配音）踏着沉重的步伐现身。两人因索尼克的一根刺毛达成危险协议，一场跨越星际的追猎就此展开。
地球西雅图，蓝色刺猬正以"蓝色正义"的名号笨拙地维护治安。他踢飞劫匪的帅气动作最终演变成连环车祸，引爆的垃圾车和爆裂的下水道让整条街道沦为灾难现场。这场闹剧让养父汤姆（詹姆斯·麦斯登饰）意识到：真正的英雄不仅需要力量，更要学会承担责任。当夫妻俩启程参加夏威夷婚礼时，谁也没料到黄狐小子塔尔斯（科琳·欧尚纳希配音）会穿越时空前来预警。
月黑风高夜，蛋头博士带着纳克鲁斯破门而入。针鼹战士的怪力将索尼克击穿数道墙壁，复仇之火源自部族覆灭的伤痛——他们世代守护的至尊翡翠竟与索尼克的过去紧密相连。千钧一发之际，塔尔斯驾驶警车实施救援，双尾旋转产生的升力带着他们逃离险境。这对新搭档根据长爪猫头鹰留下的星际地图，开始追寻隐藏在西伯利亚冰原的古老秘密。
冰封酒吧里，两个外星来客用《Uptown Funk》击败了西伯利亚传统舞者，赢得当地人的友谊。在幽深洞穴中，他们发现猫头鹰与针鼹族的千年世仇：由混沌翡翠融合而成的至尊翡翠蕴含着将思想转化为能量的恐怖力量。当蛋头博士抢走定位罗盘时，纳克鲁斯从索尼克保护同伴的举动中，第一次对这个世仇产生了动摇。
夏威夷婚礼现场突发剧变——新郎竟是GUN特工！当索尼克通过传送门带着雪崩降临现场时，军方指挥官沃尔特斯（汤姆·巴特勒饰）揭开了更惊人的阴谋。此时蛋头博士已在神秘小岛激活翡翠能量，机械触手组成的巨型机甲将西雅图变成钢铁废墟。绝境中，吸收翡翠能量的索尼克全身绽放金光，超音速形态下每一击都带着雷霆万钧之势。
尘埃落定后，汤姆家的车库多了两位外星房客。当纳克鲁斯把棒球击出大气层时，三人相视大笑。但片尾彩蛋中，GUN基地里那个沉睡了50年的暗影计划培养舱突然开启，一双猩红的眼睛在黑暗中缓缓睁开......
【关键设定解析】
1. 至尊翡翠：猫头鹰族为阻止针鼹族滥用力量，将七块混沌翡翠融合成的终极能源
2. 超音速形态：当使用者心怀至纯信念时，翡翠能量会引发全面进化
3. 暗影计划：半世纪前军方秘密进行的生物武器项目，与索尼克存在基因关联