马力欧来到蘑菇王国，而路易吉却在暗黑森林被酷霸（杰克·布莱克）抓住。此刻的酷霸刚刚击败企鹅国王（Khary Payton）抢走了无敌星，他准备去蘑菇王国强娶碧姬公主（ 安雅·泰勒-乔伊）。

马力欧在一位奇诺比奥（科甘·迈克尔·凯）的帮助下找到公主，公主决定带上他们前往森林王国寻求帮助。库朗奇刚国王答应只要他们能打败自己的儿子，就同意让自己的军团帮助碧姬与酷霸战斗，马力欧变身为猫后战胜了咚奇刚（塞斯·罗根），很快卡丁车就位前往蘑菇王国，可惜路上中了埋伏，森林军团被擒。碧姬赶回蘑菇王国报信，最后为救大家假意嫁给酷霸。婚礼当日，公主奋起反抗，马力欧和咚奇刚一起努力将酷霸军团带回了纽约，马力欧两兄弟用无敌星帮忙最终战胜了酷霸，解救了大家。