马里奥和路易吉是布鲁克林一对怀才不遇的水管工兄弟，他们的装修公司刚开张就被竞争对手砸了招牌。
在一次抢修全市主水管的夜间工作中，两人被一股巨浪冲进了一条发光的管道，醒来后发现置身于一个色彩斑斓的蘑菇王国。
这里的居民是一群会说话的小蘑菇，统治者桃子公主正面临库巴大魔王的联姻威胁——库巴想娶公主，不是为了爱情，而是为了得到那颗能让他的军队无敌的超级星星。
马里奥急着回家找弟弟（路易吉被冲到了更阴森的黑暗王国），桃子公主答应帮忙，条件是马里奥必须协助她击败库巴。
马里奥从公主的“皇家水管工”那里学到了道具的使用方法：吃蘑菇变大、踩花发火球、碰星星无敌。
在彩虹赛道上，马里奥驾驶卡丁车甩开了库巴的龟壳军团；在黑暗王国，路易吉克服了自己的胆怯，点亮了被暗影笼罩的灯塔。
最终决战中，路易吉用一根最普通的钢管顶开了库巴脚下的地板，马里奥将库巴踢进了熔岩。
库巴落下去之前问了一句：“你不过是个水管工，凭什么？
”马里奥说：“水管工能修好任何东西——包括你的计划。
”兄弟俩通过重新校准的管道回到了布鲁克林，接到了镇上最大购物中心的维修合同，递名片时，路易吉偷偷加了一行小字：“也接异世界工程。
”
