닥터 에그맨은 드. 에그맨의 놀라운 우주 놀이공원이라는 우주에 놀이공원을 엽니다. 그는 과거의 잘못을 만회하고 새로운 삶을 시작한다고 주장합니다. 이 공원은 여러 행성 크기의 어트랙션으로 구성되어 있습니다. 의심스러운 소닉 더 헤지혹과 그의 가장 친한 친구 테일스가 조사에 나섭니다. 그들은 와이스프라는 외계 종족에서 온 야커를 만납니다. 테일스가 그와 소통하기 위해 번역기를 발명한 후, 그들은 다른 와이스프들이 에그맨에게 포로가 되어 있으며, 그가 지구를 정복하기 위해 마음 제어 레이저의 에너지를 활용할 계획이라는 것을 알게 됩니다.
소닉은 행성을 방문하여 와이스프를 해방시키고 놀이공원과 연결된 발전소를 종료합니다. 그는 이 과정에서 에그맨의 계획을 방해하기 위해 놀이공원을 탐험하는 많은 친구들을 만납니다. 소닉이 와이스프를 해방시키자 에그맨은 세계를 향해 대포를 발사하려 하지만, 잔해 조각이 고장을 일으킵니다. 놀이공원이 폭발하기 시작하자 소닉은 에그맨과 대결합니다. 에그맨은 네가 와이스프의 힘을 이용해 소닉에 맞서는 로봇을 동력으로 사용합니다. 기계가 약해지자 와이스프는 탈출하고 소닉이 에그맨을 물리치는 데 도움을 줍니다. 에그맨은 우주로 날아가게 됩니다. 와이스프는 소닉을 폭발하는 놀이공원에서 구출합니다. 안전하게 지구로 돌아온 소닉과 테일스는 야커에게 감사를 받습니다.
그러나 소닉과 테일스는 곧 주요 마더 와이스프가 부정적인 에너지에 감염되어 네가 마더 와이스프로 변신했다는 사실을 알게 됩니다. 카오스 에메랄드의 힘을 사용하여 소닉은 슈퍼 소닉으로 변신하고 그녀와 싸웁니다. 그녀를 물리친 후, 마더 와이스프는 정상으로 돌아오고 와이스프는 두 영웅과 작별합니다. 크레딧 후 장면에서 에그맨은 그의 부하 오르봇과 큐봇과 함께 우주에 고립된 모습이 보입니다.
Doctor Eggman opens an amusement park in space called Dr. Eggman's Incredible Interstellar Amusement Park, allegedly turning over a new leaf and making up for past transgressions. The park is made up of several planet-sized attractions. Suspicious, Sonic the Hedgehog and his best friend Tails investigate. They meet Yacker, who comes from a species of aliens known as Wisps. After Tails invents a translator to communicate with him, they learn that other Wisps have been enslaved by Eggman, who plans to harness their energy for a mind-control laser that will allow him to take over Earth.
Sonic proceeds to visit the planets, liberating the Wisps and shutting down the generators linked to the amusement park. He meets many of his friends along the way, who are also exploring the park in an attempt to disrupt Eggman's plans. After Sonic frees the Wisps, Eggman tries to fire the cannon at the world, but a piece of wreckage causes it to malfunction. As the amusement park begins to explode, Sonic confronts Eggman. Eggman uses the Nega-Wisps to power his final contraption, a robot that uses the powers of all the Wisps that Sonic has met against him. As the machine gets weaker, the Wisps escape and help Sonic defeat Eggman, sending him hurtling off into space. The Wisps carry Sonic out of the exploding amusement park. Returning safely to Earth, Yacker thanks Sonic and Tails.
However, Sonic and Tails soon learn that the leading Mother Wisp had been infected by the negative energy and transformed into the Nega-Mother Wisp. Using the power of the Chaos Emeralds, Sonic transforms into Super Sonic and fights her. Following her defeat, the Mother Wisp returns to normal and the Wisps part ways with the two heroes. In a post-credits scene, Eggman is seen stranded in space with his henchmen Orbot and Cubot.