Povestea începe când Sonic și Tails îl urmăresc pe Dr. Eggman, care a descoperit misterioasa Lost Hex, o planetă în cer. Acolo, Eggman îi supune pe Deadly Six — Zazz, Zeena, Zomom, Zik, Zavok și Master Zik — folosind o scoică magică. Când Sonic distruge scoica, Deadly Six se revoltă și se întorc împotriva tuturor, amenințând să absoarbă energia vieții de pe planetă. Sonic trebuie să îi oprească, traversând lumi tematice precum Windy Hill, Desert Ruins, Frozen Factory, Silent Forest, Sky Road și Lava Mountain.
Versiunea pentru 3DS, dezvoltată de Dimps, oferă niveluri exclusive, mod multiplayer, funcții StreetPass și etape speciale folosind giroscopul. Gameplay-ul combină mișcări de parkour, boost-uri, puteri Wisp și alternarea între perspectiva 2D și 3D. Jocul se remarcă prin viteză, varietate și provocare, iar povestea se concentrează pe colaborare, răscumpărare și confruntarea ego-ului lui Sonic.
