Une fois de plus, Bowser fait des siennes. A Havre Étoile, habitat des étoiles, il vole la Baguette Etoile qui permet d'exaucer tous les vœux. Ainsi, il peut kidnapper la princessePeach sans craindre Mario, d'une manière spectaculaire: il emporte le château de la princesse dans la stratosphère, avec son château en dessous.
Mario devra donc faire équipe avec divers personnages pour libérer les 7 Esprits Etoiles, emprisonnés par Bowser et ainsi obtenir le pouvoir d'affronter son éternel ennemi. Il voyagera dans un univers totalement déjanté entre le Manoir Boo, les Ruines Sec-Sec ou le Palais des Glaces.