Mario ventures into space, exploring cosmic worlds and tackling galactic challenges far from the familiar Mushroom Kingdom.
Na de gebeurtenissen uit de vorige film wordt de schurk Bowser in piepklein formaat vastgehouden door Mario en zijn broer Luigi. Vanuit zijn gevangenis zingt en smacht hij echter nog steeds naar prinses Peach en houdt hij zijn woede maar moeilijk onder controle. Bovendien is Bowser Jr., zijn maniacale zoon, op oorlogspad. Hij wil zijn vader terughalen en moet het hierbij opnemen tegen de loodgietersbroers. Intussen wordt verderop ook het goede leven van prinses Rosalina bedreigd.
Après les événements du film précédent, Bowser est retenu prisonnier par Mario et son frère Luigi sous une forme minuscule. Depuis sa prison, il continue toutefois à chanter et à se languir de la princesse Peach, et a du mal à contrôler sa colère. De plus, Bowser Jr., son fils maniaque, est en guerre. Il veut récupérer son père et doit pour cela affronter les frères plombiers. Pendant ce temps, la douce vie de la princesse Rosalina est également menacée.