Los jugadores podrán vagar por los enormes reinos en 3D recogiendo lunas que servirán de combustible para la aeronave de Mario, la Odyssey. Estos reinos están llenos de secretos y sorpresas. Mario lleva diferentes atuendos y puede interactuar con el entorno de múltiples y creativas maneras, como conduciendo vehículos o explorando zonas como Mario Pixelado.

El nuevo compañero de Mario, Cappy, le otorga nuevos movimientos, como lanzar el sombrero, Salto Sombrero y captura que renuevan la clásica fórmula de Super Mario y definen su nueva aventura. El juego cuenta con nuevos escenarios, como los rascacielos de New Donk City.