Os famosos Mario Brothers retornam nesta sequência da bem-humorada Superstar Saga. Nesta aventura, a Princesa Peach faz uma viagem em uma máquina do tempo, mas quando ela retorna, há apenas um monstro dentro! Os irmãos heróicos viajam de volta no tempo apenas para descobrir que formas de vida alienígenas malignas conhecidas como Shroobs assumiram o Reino dos Cogumelos, e ninguém está seguro! Eles logo se encontram com seus eus mais jovens e partem para deter a ameaça alienígena, sem mencionar o resgate da Princesa!

Quando o Professor E. Gadd revela uma máquina do tempo no Castelo de Peach, a Princesa Peach viaja para o passado e nunca mais volta, e uma espécie alienígena hostil chamada Shroobs vem se espalhando pela fenda. Os Morcegos invadiram o Reino dos Cogumelos do passado e levaram Peach em cativeiro, então Mario e Luigi se aventuram no tempo para salvá-la. Lá, eles encontram seus próprios bebês, o Bebê Mario e o Bebê Luigi, e os quatro se unem, combinando as habilidades dos irmãos adultos e dos bebês para resolver quebra-cabeças, recuperar os fragmentos espalhados da Estrela de Cobalto quebrada e repelir a invasão de Shroob.