Gerade hat sich der schüchterne New Yorker Klempner Luigi Mario in die bildhübsche Daisy verliebt, da wird sie nach Dinohattan, einer Parallelwelt von Mahattan, entführt. Gemeinsam mit seinem Bruder Mario eilt Luigi zu ihrer Rettung ins Reich des bösen King Koopa.
Dort gilt es zu verhindern, daß mittels eines Meteorstücks, das Daisy bei sich trägt, die beiden Welten miteinander verschmolzen werden. Das bedeutet, daß sich die Mario Bros. gegen Koopas Goomba-Armeen durchsetzen müssen.