Utviklingen startet med å bygge opp figurene og kamerasystemet, noe som tok rundt ett år. I 1995 startet de med å utvikle banene. Miyamoto og hans medarbeidere var i begynnelsen usikre på hvilken retning spillet skulle bygges opp. Utviklerne brukte flere måneder på å velge hvordan kamerasystemet skulle være og hvilket oppsett banene skulle ha. I begynnelsen hadde de tenkt seg at banene skulle ha en bestemt lineær sti (som de tidligere 2D-spillene i serien) men de bestemte seg etter hvert for å bygge banene helt i 3D hvor spilleren kunne ferdes fritt. Selv om mesteparten av spillet ble slik, ble likevel elementer fra den tidligere lineære tankemåten implementert i spillet (slik som når man er i banen som fører til konfrontasjonen med Bowser; her tvinges man til å gå mot Bowsers tilholdssted fremfor å utforske). Det ble også lagt mye vekt på å gjøre Marios bevegelser så naturtro som mulig.