Mario, Princess Peach, Toadsworth y Toad han venido a Isle Delfino para relajarse. Sin embargo, al llegar, descubren que la isla ha sido contaminada y que su fuente de energía, los Shine Sprites, desaparece. El culpable tiene una apariencia similar a Mario, a quien se culpa por el desorden, por lo que el fontanero corpulento se ve obligado a limpiar la isla. Mario recibe un invento llamado FLUDD (una mochila con varias boquillas de agua) para ayudarlo a limpiar el graffiti y el barro y capturar al verdadero villano. El juego presenta una combinación de acción y resolución de acertijos, con numerosas etapas y múltiples episodios en cada etapa, y muchos secretos y sorpresas ocultos.