Pela primeira vez, uma verdadeira colaboração de heróis e vilões populares da Nickelodeon se une e atravessa vários ambientes de desenhos animados da Nickelodeon, interagindo uns com os outros e trabalhando juntos para resolver quebra-cabeças nesta derradeira aventura de jogos de Nick. Os personagens jogáveis dos programas mais populares da Nickelodeon incluem Bob Esponja Calça Quadrada, The Fairly OddParents, Team Rocket Power, Jimmy Neutron e Tak. Nicktoons também marca a estreia em videogame das novas propriedades da Nickelodeon, Danny Phantom e Rugrats All Grown Up.

O jogo começa com Bob Esponja descobrindo que o Plâncton está assumindo a Fenda do Biquíni com gigantescas máquinas de vácuo. Goddard sai de um portal atrás da casa de Bob Esponja e exibe uma mensagem para ele de Jimmy Neutron. Seguindo Goddard pelo portal, ele conhece Jimmy Neutron, Timmy Turner e Danny Phantom no laboratório de Jimmy. Jimmy reveste Bob Esponja com umidade auto-regenerativa para impedi-lo de desidratar. Jimmy explica que sua última invenção, a Máquina do Portal do Universo, foi copiada pelo Professor Calamitoso, que formou um Sindicato com Plâncton, Vlad Plasmius e Denzel Crocker, e já estão roubando energia de seus mundos. Os heróis tentam se teletransportar para Casper High, mas chegam ao castelo de Vlad, onde ele revela que seu portal fantasma está sugando energia da Zona Fantasma e capturou os pais de Danny. Vlad nocauteia o grupo e os aprisiona na Prisão da Zona Fantasma. Fazendo amizade com o Fantasma da Caixa, os heróis escapam depois de derrotar Walker. Danny leva os heróis ao portal fantasma Fenton Works e conhece Sam Manson e Tucker Foley. Ao retornar ao castelo, a gangue destrói os geradores do portal. Danny possui seu pai e usa suas Manoplas Fantasmas para espancar Vlad, mas acaba escapando. Os heróis então viajam para a Fenda do Biquíni, usando o chiclete de ar de Jimmy para respirar debaixo d 'água. Sandy Cheeks os envia para Jellyfish Fields para conhecer Patrick Star, mas é sugado para uma colheitadeira capturadora de águas-vivas. Depois de destruir as colheitadeiras, o grupo se encontra no navio do Holandês Voador. Danny o convence a deixá-los ir em troca de trazer de volta seus antigos companheiros de tripulação. Ao chegar ao Chum Bucket, eles libertam Patrick e a água-viva. No telhado, eles lutam contra Plâncton pilotando um gigantesco caranguejo robótico para resgatar o Sr. Siriguejo e descobrem que os vilões estão extraindo energia para alimentar uma Máquina do Juízo Final. Em Dimmsdale, os heróis se infiltram e desligam o poder da fortaleza dourada de Crocker. Eles então vão para o Mundo das Fadas, onde encontram Jorgen von Strangle, libertam as fadas e derrotam Crocker pilotando um exosuit no The Big Wand. O grupo então retorna ao laboratório de Jimmy e conhece Cindy Vortex. Jimmy então percebe que Calamitous plantou um bot de pulgas em Goddard para espioná-lo. Os heróis usam o raio encolhedor de Jimmy para se encolher e entrar em Goddard, derrotar o robô-pulgas e hackeá-lo para localizar o covil de Calamitoso. Os heróis derrotam o Sindicato, e Bob Esponja desconecta a Máquina do Juízo Final. Com Calamitous na prisão, Jimmy dá a cada um dos heróis um Recaller Neutrônico em caso de um incidente futuro, e eles se separam.