蒂姆·古德曼为寻找下落不明的父亲来到莱姆市，意外与父亲的前宝可梦搭档大侦探皮卡丘相遇，并惊讶地发现自己是唯一能听懂皮卡丘说话的人类，他们决定组队踏上揭开真相的刺激冒险之路。探案过程中他们邂逅了各式各样的宝可梦，并意外发现了一个足以毁灭整个宝可梦宇宙的惊天阴谋。

马力欧和路易吉是生活在布鲁克林的两名水管工，他们刚刚成立了自己的小公司，但很显然，他们的家人并不完全支持兄弟两人的这份事业。某日，在工作中，马力欧和路易吉被水管吸入到了一个光怪陆离的世界之中，两人在旅途中被迫分开，马力欧来到了由碧姬公主统治的蘑菇王国，而路易吉则不幸地被传送到了由酷霸王统治的库巴王国。 此时，酷霸王正准备大举进攻蘑菇国，掳走公主并和她结婚，在这个节骨眼上，马力欧的出现带给了碧姬公主希望，她带着马力欧来到了丛林王国，请求那里的国王和王子的支援。

该片改编自任天堂发行的《超级马力欧》系列游戏，讲述了水管工马力欧和他的弟弟路易吉在地下修理一条主水管时被意外传送进一条神秘管道，由此误入一个全新的神奇世界并展开了冒险之旅的故事。