Na het dwarsbomen van Bowser's eerdere plot om te trouwen met Prinses Peach, staan Mario en Luigi nu voor een nieuwe dreiging in Bowser Jr., die vastbesloten is om zijn vader uit gevangenschap te bevrijden en de familie-erfenis terug te brengen. Samen met nieuwe en oude metgezellen reizen de broers door de sterren om de campagne van de jonge erfgenaam te stoppen.