Setelah menggagalkan rencana Bowser sebelumnya untuk menikahi Putri Peach, Mario dan Luigi kini menghadapi ancaman baru dalam diri Bowser Jr., yang bertekad untuk membebaskan ayahnya dari penahanan dan mengembalikan warisan keluarga. Bersama para sahabat lama dan baru, kedua bersaudara ini melakukan perjalanan melintasi bintang-bintang untuk menghentikan misi sang pewaris muda.