Setelah menggagalkan rencana Bowser (Jack Black) sebelumnya untuk menikahi Putri Peach (Anya Taylor-Joy), Mario (Chris Pratt) dan Luigi (Charlie Day) kini menghadapi ancaman baru dalam diri Bowser Jr. (Benny Safdie), yang bertekad untuk membebaskan ayahnya dari penangkapan dan mengembalikan kejayaan keluarga. Bersama para sahabat lama dan baru, kedua bersaudara ini melakukan perjalanan melintasi bintang-bintang untuk menghentikan misi sang pewaris muda.