物語はマリオがピーチ姫たちと共にドルピック島という南国の島をバカンスで訪れる所から始まる。
マリオたちが乗る王族専用の飛行機がドルピック島の空港に着陸しようとしていた。しかし不思議な力を持つ絵の具の力で、落書きされた滑走路の中心部が陥没した為に、危うく着陸を失敗して事故を起こしかける。空港で出会ったポンプとともにこの問題を解決するマリオであったが、そこへ警察官が近づいてきて、マリオは逮捕されてしまう。それというのも、ドルピック島ではあちこちで同じような落書きと、それにともなう被害が発生、島の守り神である光の象徴「シャイン」たちが逃げてしまい、太陽の光が十分に届かない事態にまで発展しており、島の各所でマリオにそっくりな人（ニセマリオ）が落書きをしていたという目撃情報が寄せられていたためである。裁判でもピーチ姫たちの異議も却下され、無実にもかかわらず有罪判決を受け、島をきれいにするまで島を出てはならないことを宣告されてしまう。
マリオたちは潔白の証明と島民たちのために、落書きを消しながらシャインを集め、真犯人を追うことにする。
途中でニセマリオによってピーチ姫がさらわれてしまい、さらにはニセマリオの正体がクッパの息子であるクッパJr.であることが発覚する。クッパJr.はクッパから「ピーチ姫はクッパJr.の母親であり、悪人であるマリオにさらわれた」と吹き込まれており、今回の事件はクッパJr.によるピーチ姫の「奪還作戦」なのであった。
最終的にマリオたちはクッパたちとコロナマウンテンの奥で決戦を行い、撃破する。本来の明るさを取り戻したドルピック島で、ポンプを交えて改めてバカンスをやり直すマリオたち。
一方、クッパはクッパJr.にピーチ姫が実際には母親ではないことを告げようとするが、クッパJr.はそれを知っていたことと、大きくなったらまたマリオと戦いたいことをクッパに話す。クッパは息子の頼もしさを喜ぶが、今はゆっくり休もうと言うのであった。
ドルピック島.
ゲームシステム.
操作は前作とほぼ同じであるが、ヘッドスライディングやポンプアクションが追加された代わりにパンチ、キックなど従来の一部攻撃アクションが削除されている点も今作の特徴として挙げられる。