La historia de Super Mario Bros. Wonder nos transporta al Reino Flor, una tierra situada no muy lejos del Reino Champiñón, donde Mario y compañía llegan tras recibir una invitación del Príncipe Florian. La visita se tuerce cuando Bowser aparece, toca la Flor Maravilla, se fusiona con el castillo del Príncipe Florian y con sus nuevos poderes se dedica a sembrar el caos. Ahora depende de Mario, Luigi, Peach, Daisy, Toad y Toadette detener a Bowser y salvar el Reino Flor, una región con seis mundos que rodean el archipiélago Pétalo. En total, siete zonas por explorar, cada una con sus propias características y desafíos.
Los jugadores se pueden mover por el mapa para elegir un nivel y desplazarse libremente por las zonas abiertas. El orden a la hora de afrontar los desafíos lo podrá cada uno y tras jugar un nivel se podrá volver a él desde la lista de niveles. Todos los personajes jugables de Super Mario Bros. Wonder se manejan igual, así que la elección es puramente estética. También existe la opción de elegir Yoshi y Caco Gazapo, dos personajes que no sufren daño, así que están pensados para jugar de manera más relajada. Respecto a los enemigos, hay novedades como las Saltamantas, las Sandías Piraña, los Tucantes o las Remominas.
Una de las principales mecánicas de Super Mario Bros. Wonder son los potenciadores y el más destacado es la transformación Elefante, que saca un especial partido a la trompa para destruir bloques, atacar animales o incluso almacenar agua para regar las plantas hablantes que hay en Reino Flor. Entre las transformaciones disponibles también encontramos la de Burbuja, que sirve para crear pompas livianas con las que capturar y derrotar enemigos a distancia, o el Taladro, que además de permitir el movimiento bajo la superficie pone las cosas más fáciles contra enemigos espinosos. También vuelve la transformación Fuego.
En los niveles de Super Mario Bros. Wonder los jugadores se pueden encontrar con una Flor Maravilla y si la tocan se producirán una serie de modificaciones en el nivel que pueden tener múltiples efectos, incluyendo un cambio de perspectiva. También hay Semillas Maravilla que permiten acceder a ciertos niveles. Otra forma de cambiar la jugabilidad son las insignias. Las hay de distintos tipos, cada una con su propia habilidad y se consiguen a medida que se avanza en la aventura. En caso de no querer completar la campaña en solitario, se puede recurrir al modo cooperativo local en el que hasta cuatro personas pueden jugar en la misma Switch.
