马力欧和路易吉是生活在布鲁克林的两名水管工，他们刚刚成立了自己的小公司，但很显然，他们的家人并不完全支持兄弟两人的这份事业。某日，在工作中，马力欧和路易吉被水管吸入到了一个光怪陆离的世界之中，两人在旅途中被迫分开，马力欧来到了由碧姬公主统治的蘑菇王国，而路易吉则不幸的被传送到了由酷霸王统治的库巴王国。此时，酷霸王正准备大举进攻蘑菇国，掳走公主并和她结婚，在这个节骨眼上，马力欧的出现带给了碧姬公主希望，她带着马力欧来到了丛林王国，请求那里的国王和王子的支援。

狗狗普沙克一直梦想着能像父母一样成为进 入太空的宇航员，但母亲贝卡认为进入太空太过 危险，所以不仅不允许儿子成为宇航员，自己也 和好朋友丝翠卡重新回到马戏团演出。 与此同时，地球上出现了一股神秘信号光 束，将地球上的建筑雕像、汽车、轮船以及人们 的物品全部吸入太空，普沙克的爸爸卡兹别克奉 命乘坐火箭到月球调查这束神秘光源，谁知卡兹 别克到达月球后就与地球失去了联系。为了寻找丈夫和爸爸，贝卡和普沙克分别乘 坐从俄罗斯、美国发射的火箭来到月球，不仅解 开了神秘绿色光束的神秘面纱，也找到了失踪已 久的卡兹别克。