Mario et son frère Luigi, tous deux plombiers, tentent de réparer une canalisation souterraine. En creusant, ils découvrent à leur grande surprise de nombreux tunnels. L'un des mystérieux conduits débouche sur un monde magique, peuplé de champignons étranges. C'est ainsi que Mario et Luigi rencontrent tout un peuple qui est en danger, malgré la présence bienveillante de la princesse Peach, courageuse guerrière. Bientôt, Luigi disparaît et Mario n'a d'autre choix que de s'allier à tout ce petit monde pour retrouver son frère sain et sauf. Le champignon Toad lui sera d'une grande aide...