本游戏是自 2008 年的《索尼克世界冒险》和《刺猬索尼克 4：第一章》以来，第二款使用 2D 与 3D 视角互换的方式来进行的《刺猬索尼克》系列游戏。本作主要将以 Sonic 位主角，本游戏中将引入一种新的种族——Wisp，它们是生活在外太空的精灵，Sonic 可以使用这些精灵的力量，被称为“Color Power（色彩能量）”的能量来改变自己过关的方式。例如，使用黄颜色的精灵可以获得钻地的能力*（Yellow Drill），蓝绿色的精灵可以把 Sonic 变成一束激光（Cyan Laser）等等。同颜色的精灵如果聚集在一起，就可能形成“连击”，从而获得更加强大的效果。DS 平台则将充分利用……显示全部双屏幕与操控笔功能。

索尼克与塔尔斯到了来自外太空的求救信号，发现是从自己所在的星球周边的卫星上发来的。

到了这些星球的索尼克他们发现，这里生活着一种被称为威斯的精灵生物，它们的星球被邪恶的大反派艾格曼博士占领，变成了外星球游乐场——艾格星空主题乐园（エッグプラネット・パーク，美版名字是“Dr. Eggman's Amazing Interstellar Amusement Park”）。

这些精灵具有使用颜色的能力，为了保护它们，夺回这些星球，索尼克和塔尔斯决定借助它们的力量。

DS 版的《索尼克：色彩》的主要剧情于 WII 版基本一致，虽然有些情节是有所不同的。但值得注意的是，DS 版的剧情并不像 WII 版那样是先游玩几个关卡才展开，而是一开始就是游戏的剧情部分。另一方面，DS 版还新增了 WII 版所没有的任务关卡，还登场了一些我们所熟悉的《刺猬索尼克》系列的索尼克家族成员们。除此之外，游戏还含带了一个需要集齐全部的混沌翡翠才能解锁的最终剧情。

最终剧情讲述的是，在索尼克与艾格曼决战后不久，因为艾格曼的能量装甲被摧毁后所释放的能量污染到了威斯妈咪（Mother Wisp）使其暴走，危及到了威斯们的星球及全宇宙。亚克和威斯们再次来到索尼克他们身边，向他们求助。为了拯救全宇宙，索尼克利用身上所有的混沌翡翠变身成为超级索尼克，前往外太空去拯救失控的威斯妈咪。