В первой части, во время проходящего в Грибном королевстве звёздного фестиваля на праздник вместе со своим воздушным флотом вторгается Боузер. С помощью огромной летающей тарелки он похищает Принцессу Пич вместе с её дворцом. После неудачной попытки помешать планам Боузера, Марио оказывается заброшенным на небольшую дальнюю планету, где встречает принцессу Розалину и её компаньона Люма. Розалина — хозяйка мобильной космической обсерватории, используя которую она путешествует по вселенной. Однако сила звёзд, которая выступала источником энергии обсерватории, была украдена Боузером.
Во второй части, принцесса Пич приглашает Марио на Звёздный фестиваль, обещая угостить его пирогом домашнего приготовления. По пути во дворец принцессы он встречает Луму — похожее на звезду существо, которое наделяет его возможностью вертеться. Неожиданно Марио видит своего заклятого врага — короля Купу. Тот достиг огромного размера и, напав на Грибное королевство, как водится, похищает Принцессу Пич.