Après les événements du film précédent, le méchant Bowser est retenu en format minuscule par Mario et son frère Luigi. Depuis sa prison, il chante et soupire cependant toujours après la princesse Peach et peine à contrôler sa colère. De plus, Bowser Jr, son fils maniaque, est sur le sentier de la guerre. Il veut récupérer son père et doit affronter les frères plombiers. Pendant ce temps, la belle vie de la princesse Rosalina est également menacée.