Mario e Luigi si stanno godendo un pigro pomeriggio a casa loro quando sentono la terribile notizia: la principessa Peach è stata rapita! I due fratelli si dirigono direttamente al castello di Bowser per riprenderla, ma Bowser è sorpreso quanto loro dal rapimento di Peach. In quel momento, uno strano cattivo col cappello a cilindro arriva e rapisce tutti tranne Mario. Il misterioso cattivo costringe quindi Peach e Bowser a sposarsi, creando una spaccatura di energia oscura che minaccia di fare a pezzi l'universo! Solo Mario può salvare la situazione... ma non può farcela da solo.

Quella che a prima vista sembra la classica avventura 2D, presa direttamente dalle pagine stilizzate dell'universo di Paper Mario, si trasforma presto in un esilarante gioco d'azione 3D possibile solo su Wii!

All'inizio, il gioco a scorrimento laterale 2-D sembra ricordare New Super Mario Bros. Ma non appena Mario impara l'abilità di passare da una dimensione all'altra, i giocatori passeranno costantemente dal 2-D al 3-D per superare pozzi pericolosi, trovare monete e passaggi nascosti e parlare con personaggi visibili solo in 3-D.