تدور أحداث الفيلم في الفضاء الخارجي كجزء ثانٍ مباشر لفيلم عام 2023. تبدأ القصة عندما يقوم باوزر الابن (Bowser Jr.) باختطاف الأميرة روزالينا (Rosalina)، سعيًا منه لتحرير والده "باوزر" وإعادة المجد لاسم عائلته عبر خطة شريرة لتدمير الكون. في هذه الأثناء، يلتقي الأخوان ماريو ولوإيجي بصديقهم الديناصور الأخضر الجديد يوشي (Yoshi) في كوكب الفطر، وعندما تأتي المخلوقات النجمية الصغيرة المعروفة باسم اللوماس (Lumas) لطلب المساعدة، ينطلق ماريو ولوإيجي والأميرة بيتش وتود في رحلة ملحمية عبر المجرات والكواكب الكونية لإنقاذ الكون وإيقاف التهديد الجديد.