Pada tahun 1974, suatu meteorit yang berisi seekor landak alien yang bersama Shadow mendarat di oklahoma dan di kepung oleh semua militer. Shadow menjadi sasaran beberapa eksperimen yang di pimpin oleh Gerald Robotnik di suatu fasilitas militer. Shadow membuah suatu persahabatan dengan Maria, Cucu perempuan Gerald. pada saat dimalam hari, Gerald, Maria, dan juga Shadow mencoba untuk melarikan diri dari fasilitas tersebut agar mencegah shadow dibawa pergi. Mereka dikejar oleh tentara militer, salah satunya secara tidak sengaja memicu ledakan yang membunuh Maria.
Gerald ditahan dan shadow ditempatkan dalam kondisi sedang mati suri. Lima puluh tahun kemudian, di lepas pantai jepang, sistem fasilitas penahanan guardian units of nations di retas, melepaskan shadow yang penuh dengan dendam. di green hills, montana, sonic, tails dan knukles merayakan hari jadi kedatangan dari sonic di bumi dengan orang tua asuh mereka tom dan maddie wachowski. Direktur GUN Rockwell tiba dan merekrut sonic, tails dan kunckles agar bisa membantu menangkap dan merebut kembali shadow yang berada di tokyo.
Shadow mengalahkan ketiganya dan melarikan dirinya. Team Sonic bertemu bersama komandan GUN Walters, yang memberi tahu mereka tentang masa lalu shadow. Tiba-tiba, pesawat tanpa awak yang dimiliki Dockter Ivo Robotnik sudah menyerang dan melukai Walters sampai tewas, sebelum ia meninggal, Walters memberikan sonic kartu kunci dan memperingatkannya agar menyimpannya dengan aman. Team Sonic memutuskan agar secaptnya menemukan Shadow tanpa bantuan dari GUN Rockwell yang menemukan tubuh Walters dan, percaya bahwa ketiganya mencuri kartu kunci, terbalik dengan melawan mereka.
Team sonic bertemu dengan asisten Ivo, Agen Stone, yang mengatakan bahwa Ivo tidak mengirimkan Drone, mereka membentuk aliansi yang tidak nyaman dengan Ivo dan melacak drone ke fasilitas GUN yang di tinggalkan olehnya. Shadow dan Ivo bertemu di Gerald, Kakek Ivo yang terasing, yang membebaskan Shadow dan mengaktifkan drone agar memancing Ivo. ia menjelaskan bahwa kartu kunci yang di terima oleh Sonic dari Walters merupakan salah satu daru dua yang di butuhkan agar mengaktifkan meriam Eclipse, laser orbital yang ia buat agar bisa menargetkan lokasi dimana itu dibumi.
Gerald memberi tahu Ivo bahwa ia mempunyai rencana dengan menggunakannya agar menghancurkan markas GUN di london. Ivo mengkhianati Sonic dan bergabung dengan bersama Gerald dan Shadow. Ketiganya menangkap team sonic, mengambil kartu kunci dari sonic, dan mengaktifkan lubang hitam yang mini agar dapat menghancurkan markas. Team sonic melarikan diri dengan menggunakan portal cincin dan merekrut tom dan maddie agar bisa mencuri kartu kunci lainnya dari markas GUN.
Shadow dan semua robotnik juga saling mencari kartu kunci tersebut, dan pertempuran kecil terjadi saat pasukan GUN yang dipimpin oleh Rockwell yang mencoba menghentikan salah satu pihak agar bisa mencuri kartu kunci itu. Saat tom terluka parah yang dilakukan oleh Shadow. setelah berhasil mendapatkan kartu kunci, semua robotniks kemudian meluncurkan meriam Eclipse. Marah karena Shadow hampir saja membunuh tom, sonic meninggalkan tails dan knuckles, menghadapi shadow, yang menyerap energi chaos emerald agar bisa menjadi super shadow.
Sonic mengatakan dengan Ivo bahwa ia bermaksud menggunakan meriam Eclipse agar bisa menghancurkan bumi sebagai balas dendam atas kematian maria. Ivo ingin menaklukkan bumi daripada menghacurkannya, dan semua robotnik bertarung, selama dalam pertarungan, gerald menghancurkan konsol perintah sehingga urutan tembakan meriam tidak bisa dihentikan. Tails dan Knuckles datang dengan membantu, dan Ivo mendorong gerald ke medan energi, dan membunuhnya.
Team sonic membantu ivo dan shadow mengalihkan meriam menjauh dari bumi. Saat intinya mulai meledak, Ivo dan shadow mengorbankan diri mereka agar bisa memindahkan meriam Eclipse yang keluar dari jangkauan bumi sebelum meledak, walaupun shadow selamat, sonic berdamai dengan Tails dan Knuckles sementara tom pulih kembali dari luka lukanya. Selama balapan dengan Tails dan Knuckles, sonic sudah melewati garis finish dan diserang oleh pasukan robot metal sonic, namun di selematkan dengan Amy Rose
