Böse Aliens, Black Arms genannt, wollen die Erde unterjochen und stehen unter dem Kommando von Black Doom. Während die Invasion beginnt, taucht ein sechsarmiges Alien vor Shadow auf und projiziert ein Hologramm von Black Doom vor diesen (das Alien ist eine Verkörperung Dooms), welcher ihm ein Angebot macht: wenn Shadow ihm die sieben Chaos Emeralds bringt, klärt er Shadow über seine Vergangenheit auf, da dieser sein Gedächtnis verlor. Shadow erkennt nach dem Gespräch, dass er mit den Chaos Emeralds auch sein Gedächtnis zurück bekommen könnte. So oder so macht er sich auf den Weg, diese Stück für Stück zu sammeln.
Shadow besitzt in diesem Spiel zwar die üblichen Attacken wie Homing Attack, jedoch kämpft er nicht hauptsächlich damit, sondern bedient sich einer Menge Schuss- und anderen Waffen bspw. Bazookas und Maschinengewehre der GUN, wie auch Badnik-Waffen und Waffen der Black Arms.
Es gibt 6 Stages die in 1-5 Abschnitte unterteilt sind.
Neben dem Story Modus gibt es noch den 2 Spieler Kooperationsmodus.