Tras frustrar el plan previo de Bowser para casarse con la princesa Peach, Mario y Luigi se enfrentan ahora a una nueva amenaza en Bowser Jr., que está decidido a liberar a su padre de su cautiverio y restaurar el legado familiar. Junto a compañeros nuevos y veteranos, los hermanos viajan por las estrellas para detener la cruzada del joven heredero.