Une prison au large du Japon. Un piratage informatique libère Shadow, qui est en état de dormance ici depuis 50 ans, sous contrôle du GUN (Gardiens Unis de la Nation). Sonic, Tails et Knuckles sont appelé à Tokyo pour intercepter Shadow qui y sème la panique. Là-bas, avant d’être tué dans une explosion provoquée par des drones du docteur Robotnik, le chef de l’armée leur confie une carte-clé. Sonic et ses amis découvrent que Robotnik n’est pas l’auteur de l’explosion : ils s’allient avec lui pour découvrir qui a utilisé ses drones. Sonic, Tails et Knuckles sont enlevés par Shadow, qui leur dérobe la carte. Robotnik, lui, rencontre Gérald, son grand-père. C’est lui le complice de Shadow, avec lequel il partage un désir de vengeance contre le GUN, que tous deux tiennent pour responsable de la mort de Maria, petite-fille de Gérald et amie de Shadow. Gérald explique qu’il faut deux cartes-clé pour activer un laser, qu’il compte diriger sur le siège du GUN à Londres. Trahissant Sonic, Robotnik s’associe à son grand-père. La Sonic Team s'échappe en utilisant un portail en anneau et recrute Tom et Maddie pour aller au siège du GUN voler l'autre carte-clé. Tom réussit à s’en emparer, mais se la fait aussitôt dérober par Shadow, qui le tue presque. Ivre de colère, Sonic décide d’utiliser l’Émeraude mère, bien qu’il ait fait vœux de ne jamais l’utiliser pour la vengeance. Il se transforme alors en Super Sonic et affronte Shadow dans l’espace. Mais tous deux finissent par rss’unir pour détourner de la Terre le rayon de Gérald, qui, en même temps, est neutralisé par Knuckles et Tails.