Handlingen i starter når Mario mottar et brev fra Prinsesse Peach som vil at han skal komme til hennes slott og få en kake som hun har bakt for ham. Etter ankomsten får Mario vite av Toad at Bowser har invadert slottet og tatt prinsessen og tjenerne til fange. Bowser har brukt kraften til 101 av slottets 120 kraftstjerner til å transformere mange av slottets malerier om til innganger til andre verdener. Der overvåker undersåttene hans stjernene. Mario setter ut på et eventyr, med et oppdrag om å gjenvinne stjernene, redde prinsessen og gjenopprette orden i slottet. Til slutt klarer Mario å beseire Bowser, redde Prinsesse Peach og hennes tjenere fra fangenskapet og å gjenvinne kraften fra stjernene til slottet. Prinsessen belønner Mario ved å bake kaken som hun hadde lovet ham.