Tras los acontecimientos de la película anterior, el villano Bowser es retenido en tamaño diminuto por Mario y su hermano Luigi. Sin embargo, desde su prisión, sigue cantando y suspirando por la princesa Peach y apenas puede controlar su ira. Además, Bowser Jr, su maníaco hijo, está en pie de guerra. Quiere recuperar a su padre y tiene que enfrentarse a los hermanos fontaneros. Mientras tanto, la buena vida de la princesa Rosalina también se ve amenazada.