Μετά την αποτροπή της προηγούμενης επιχείρησης του Bowser να παντρευτεί την Πριγκίπισσα Peach, ο Mario και ο Luigi αντιμετωπίζουν τώρα μια νέα απειλή από τον Bowser Jr., ο οποίος είναι αποφασισμένος να απελευθερώσει τον πατέρα του από τη φυλακή και να επαναφέρει την οικογενειακή κληρονομιά. Μαζί με νέους και παλιούς συνοδούς, τα αδέρφια ταξιδεύουν μέσα από τα αστέρια για να σταματήσουν την εκστρατεία του νέου κληρονόμου.