Фільм складається з двох серій: «Подорож в Еггманленд» (яп. エ ッ グ マ ン ラ ン ド へ む か え Еггуманрандо хе мукае) і «Соник проти Метал Соника» (яп. ソ ニ ッ ク VS メ タ ル · ソ ニ ッ ク Сонікку ба: садза Метару Сонікку). Дія Sonic the Hedgehog: The Movie відбувається на Планеті Свободи (англ. Planet Freedom), яка в свою чергу розділена на Країну Небес (англ. Land of the Sky), що представляє собою групу ширяють у повітрі островів, і Країну Темряви (англ. Land of Darkness), розташовану безпосередньо на поверхні планети.
Еггман говорить Сонику, що його місто Еггманленд (Роботрополіс в англійському дубляжі), розташований в Країні Темряви, був захоплений гігантським роботом - Темним Еггманом / Метал Роботнік. Він саботував генератор, що знаходиться в центрі міста, який через несправність до сходу сонця вибухне, зруйнувавши Планету Свободи. Роботник хоче, щоб Соник зупинив робота.
За допомогою біплана Соник і Тейлз відправляються в Країну Темряви і потрапляють в руїни якогось міста. Там їм доводиться вступити в довгий і виснажливий бій з Темним Еггманом. До кінця до них приєднується єхидна Наклз. і всі троє об'єднавшись, знищують робота. Після цього друзі йдуть в центр Еггманленда і відключають генератор. Відразу після цього Соник раптово виявляється ув'язненим всередині дивного куба, що копіює його ДНК. потім вся область навколо нього руйнується.
Знову з'являється Темний Еггман, але тут же падає на землю і розвалюється на частини. Друзі бачать, що весь цей час усередині робота перебували Доктор Еггман і Сара. Наклз помилково звинувачує Сару в пособництві з Еггманом, але та плаче, кажучи, що все це було планом доктора. Той не заперечує і показує Сонику його металеву версію - Метал Соника. Соник і Метал Соник вступають в бій; в кінці кінців Метал Сонику вдається перемогти. Тим часом Тейлз і Наклз повертаються на Землю Небес. Вони дізнаються, що мета Метал Соника - льодовиковий міст, що тримає Землю Небес на поверхні і не дає їй відлетіти в космос. Пробуривши льоди і діставшись до лави. робот планує розтопити міст. У той же час Соник, прийшовши до тями після бою і зрозумівши, що Метал Соник знає все що він робить, відправляється в будинок президента і дізнається про плани робота.
Соник, Тейлз і Наклз відправляються до льодів. Там же знаходиться і Доктор Еггман, який мріє після знищення світу правити разом з Сарою, яку він досі тримає в полоні. Соник і Метал Соник знову починають довгу боротьбу один з одним, в той час як Тейлз і Наклз займаються порятунком Сари. Президент разом зі Старим на своєму літаючому кораблі прибуває на поле бою, однак корабель врізається в крижаний міст і загоряється. Через заклинив двері президент і Старий виявляються в пастці.
Оскільки Метал Соник був запрограмований з особистістю Соника, він рятує Президента і Старика від вибуху, проте сам падає в ущелину з магмою. Соник намагається врятувати свого металевого близнюка, але Метал Соник відштовхує простягнуту йому руку і зі словами «є тільки один Соник» занурюється в магму. Після, Еггман каже, що так як у нього ще є диск з даними ДНК Соника, він планує побудувати нову, більш потужну версію Метал Соника. У цей час одна з раніше запущених доктором ракет, прилітає і знищує диск. Фільм закінчується гонитвою всіх персонажів за Соником.