La película interpreta de forma más o menos fiel la trama del Super Mario Bros original: tras responder a la llamada de socorro de la princesa, Mario y Luigi viajan a través de una tubería que les lleva al Reino Champiñón, donde el malvado rey Koopa (Bowser en occidente tras el cambio de nombre de Super Mario World) ha causado el caos, usando magia para convertir a los ciudadanos del reino Champiñon en bloques de ladrillos y plantas, además de secuestrar a la princesa Peach y llevarla a su castillo. Los dos hermanos Mario deberán sortear varios peligros para rescatarla.
