La Princesse Peach invite Mario pour prendre le goûter en sa compagnie, durant le Festival des Éclats d'Étoile (déjà célébré dans Super Mario Galaxy). Mario se dirige donc vers le château de la Princesse, en passant à travers un passage 2D faisant référence à New Super Mario Bros. Wii jusqu'à ce qu'il rencontre un Luma blanc mal en point. Ce dernier se cache sous la casquette de Mario, lui permettant d'utiliser l'attaque tournoyante. Tandis que le plombier continue son chemin, il voit que d'autres Lumas tombent du ciel, et réalise bientôt que Bowser est devenu géant et est en train d'attaquer le château de Peach. Alors que le gameplay passe à la 3D, Mario se rue vers le château jusqu'à ce que Bowser se moque de lui et lui explique son plan : créer l'empire des Koopas au centre de l'univers. Il s'envole ensuite vers l'espace en emportant la Princesse Peach. Un Luma se transforme en Anneau Étoile et Mario s'en sert pour se catapulter haut dans le ciel...