Mario et Luigi, deux plombiers italo-américains de Brooklyn, sont propulsés par un mystérieux tuyau dans un monde parallèle où ils se retrouvent séparés l'un de l'autre. Mario atterrit dans le paisible Royaume Champignon, gouverné par la princesse Peach, tandis que Luigi tombe aux mains du redoutable Bowser et de son armée de Koopas. Pour retrouver son frère et sauver ce nouveau monde d'une invasion imminente, Mario s'allie à Peach, au brave Toad et au gorille Donkey Kong. Ensemble, ils devront réunir leurs forces pour affronter Bowser avant qu'il ne mette la main sur une arme capable de tout détruire.