Mario, Luigi, prinsesse Peach, prinsesse Daisy og et følge av padder og Yoshis blir invitert til nabolandet Blomster-riket av dets hersker - prins Florian - for å se en demonstrasjon av en vidunder-blomst. Disse blomstene er store skatter i blomster-riket som kan fordreie virkeligheten. Men Bowser avbryter denne seremonien og griper Wonder Flower, og bruker denne kraften til å slå seg sammen med Prins Florians slott. Dette forvandler slottet til en gigantisk flygende festning, og fengsler alle innbyggerne i Flower Kingdom. Mario og vennene hans melder seg snart frivillig til å hjelpe prins Florian med å beseire Bowser, og gjenopprette ro og orden i landet. Når Mario, prins Florian og vennene deres arbeider for å samle vidunder-frøene og redde de fangede blomstene, innser de at ved å samle seks kongelige frø - som blir regnet som dyrebare skatter i blomster-riket - kan disse frøene gi tilgang til Castle Bowser.