Alur cerita film Sonic the Hedgehog 2 bermula ketika Sonic menetap di Green Hills. Ia memutuskan menetap di sana agar bisa merasakan lebih banyak kebebasan. Ditambah lagi, Tom dan Maddie setuju untuk meninggalakannya di rumah ketika mereka pergi untuk berlibur. Namun sayangnya, tidak lama setelah mereka pergi Dr. Robotnik sang musuh bubuyutan si landak biru itu kembali ke bumi. Kali ini Dr. Robotnik datang dengan pasukan baru, Knuckles. Tujuan mereka datang kembali adalah untuk mencari Master Emerald yang memiliki kekuatan super. Kekuatan super itu bisa membangun dan menghancurkan peradaban di bumi. Atas hal ini, Sonic pun mencari strategi agar bisa menggagalkan rencara Dr. Robotnik. Strategi yang dilakukan oleh Sonic ialah bekerjasama dengan sahabatnya, Tails. Kemudian bersama dengan Tails, Sonic memulai perjalanan untuk menemukan Master Emerald. Semua itu dilakukan dengan cepat, sebelum Master Emerald jatuh ke tangan yang salah.
