马里奥（克里斯·帕拉特 Chris Pratt 配音）和路易吉（查理·戴 Charlie Day 饰）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，马里奥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，马里奥来到了由桃花公主（安雅·泰勒-乔伊 Anya Taylor-Joy 配音）统治的蘑菇国，而路易吉则不幸的被传送到了由酷霸王（杰克·布莱克 Jack Black 配音）统治的库巴国。
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，马里奥的出现带给了桃花公主希望，她带着玛丽奥来到了丛林王国，请求那里的国王和王子（塞斯·罗根 Seth Aaron Rogen 饰）的支援。