本作是任天堂世界级名作“超级马里奥兄弟”(Super Mario Bros.)系列正统作品，同时也是便携式游戏机NDS《新超级马里奥兄弟》的续编作品。游戏类型为横向卷轴式动作游戏。

　　游戏延续了“超级马里奥兄弟”充满乐趣的元素，以“跳”与“踩”等基本动作向版面另一侧推进移动，直至到达终点过关。在游戏中，你会遇到各种各样的外界干扰。有毫不介意走过来的蘑菇与乌龟，还有需要跳跃才能翻越过的沟堑障碍。如果跳起来撞带有问号的砖块，还会获得各种加以帮助的道具。

　　“长大”与“变身”是游戏显著的基本要素。顶起问号砖块，获得红蘑菇使自己的体格变大——变身为超级马里奥，可以抵御一次意外攻击。在此基础上，获得能量花变身为“火球马里奥”，可以发出滚烫弹跳的火球来攻击敌人。马里奥→超级马里奥→火球马里奥这种三阶段变身，是“超级马里奥系列”基本的变身路线。本作新添加的两种进阶变身是“企鹅马里奥”与“直升机马里奥”。

　　作为NDS版《新超级马里奥兄弟》的续编作品，本作在保留前作场景风格的基础上，给予了适宜家用机版本的画面加强。游戏登场人物为3D表现，最大特色是加入了可共4人一起玩的多人模式。玩家们既可齐心协力，共同过关，又可相互妨害，阻挠同伴。

　　“一个方向杆+两个按钮”这样超级简单的操作方式，也被用到本作当中。将Wii Remote控制器横置，方向杆移动，2为跳跃，1为加速。轻轻晃动控制器，发动“旋转跳跃”。本作同时还支持Wii经典手柄与Pro手柄。