Filmen skildrer to forskjellige verdener, dagens New York og et futuristisk samfunn ebablert for 65 millioner år siden under jorden, der den mektige King Koopa regjerer nådeløst. Vi møter Daisy som ivrig arkeologistudent på leten etter beinrester av dinosaurus under Brooklynbroen, samtidig som en grisk entrepenør hindres i å sette opp enda en skyskraper. De to rørleggerbrødrene Mario og Luigi dumper tilfeldigvis over Daisy, som jages av to utsendinger fra Koopa World.