Tras los acontecimientos de la película anterior, el villano Bowser es retenido en tamaño diminuto por Mario y su hermano Luigi. Desde su prisión, sin embargo, todavía canta y suspira 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 debe enfrentarse a los hermanos fontaneros. Mientras tanto, más allá, la buena vida de la princesa Rosalina también se ve amenazada.