ภาพยนตร์ติดตามการผจญภัยของ มาริโอ้ (เสียงพากย์โดย Chris Pratt) และ ลุยจิ (เสียงพากย์โดย Charlie Day) สองพี่น้องช่างประปาจากนิวยอร์ก ที่ได้รับการเรียกตัวเข้าสู่โลกแฟนตาซีของ มushroom kingdom เมื่อ Princess Peach (เสียงพากย์โดย Anya Taylor-Joy) ต้องการความช่วยเหลือจากพวกเขาเพื่อต่อสู้กับ Bowser (เสียงพากย์โดย Jack Black) ซึ่งมีแผนการจะยึดครองอาณาจักร
ในระหว่างการผจญภัย มาริโอ้และลุยจิต้องเผชิญกับอุปสรรคมากมาย รวมถึงการทำงานร่วมกับตัวละครที่น่าจดจำจากเกม เช่น Toad (เสียงพากย์โดย Keegan-Michael Key) และ Donkey Kong (เสียงพากย์โดย Seth Rogen) เพื่อกอบกู้โลกและช่วยเจ้าหญิงให้พ้นจากอันตราย
