Depois de salvarem o Reino dos Cogumelos, onde agora residem, Mario e Luigi — os simpáticos canalizadores de Brooklyn de ascendência italiana — vêem-se a braços com uma luta intergaláctica. Acompanhados pelo dinossauro Yoshi, pela destemida princesa Peach e pelo adorável cogumelo Toad, enfrentam o extraterrestre Bowser Jr.. Este novo vilão está empenhado em libertar Bowser, seu pai e arqui-inimigo dos irmãos, que foi transformado em miniatura e está aprisionado após a derrota a que assistimos no primeiro filme.
Produzida pela Illumination, Universal Pictures e Nintendo, esta comédia de animação computorizada dá continuidade à história dos irmãos Mario e Luigi. A realização volta a estar a cargo de Aaron Horvath e Michael Jelenic, com argumento de Matthew Fogel, que se baseia no famoso videojogo criado em 1983 por Shigeru Miyamoto e Takashi Tezuka.
Na versão original, Chris Pratt, Anya Taylor-Joy, Charlie Day, Jack Black, Keegan-Michael Key, Kevin Michael Richardson, Brie Larson e Benny Safdie dão a sua voz às personagens. Já na versão dobrada em português, ficam a cargo dos actores Luís Barros, Eduardo Frazão, Pedro Bargado, Alexandre Carvalho e Laura Dutra.