Après avoir déjoué le précédent complot de Bowser visant à épouser la princesse Peach, Mario et Luigi gèrent le royaume Champignon avec l'aide de leur ami Yoshi. Mais, très vite, ils font face à une nouvelle menace: Bowser Jr., bien décidé à libérer son père de sa captivité et à restaurer l'héritage familial. Aux côtés d'alliés anciens et nouveaux, les deux frères traversent les étoiles pour stopper la croisade du jeune héritier.