Nachdem Mario und Luigi Bowser besiegen konnten, scheint endlich wieder Frieden im Pilzkönigreich einzukehren. Doch die Ruhe ist trügerisch, denn plötzlich taucht Bowser Jr. bei den beiden Brüdern auf, um seinen geschrumpften Vater zu befreien. Um dem fiesen Vater-Sohn-Gespann das Handwerk zu legen, stürzen sich Mario und Luigi in ein intergalaktisches Abenteuer. Unterwegs treffen sie auf alte Freunde und gewinnen neue Verbündete.