Lorsque Mario, Peach et un groupe d'amis Toad fidèles de Peach partent pour des vacances tropicales sur la magnifique Isle Delfino, ils s'attendent à bien plus qu'un simple séjour relaxant. Un homme moustachu a mis le désordre sur toute l'île, et Mario est accusé du crime. Armé d'un canon à eau high-tech appelé FLUDD (Flash Liquidizer Ultra Dousing Device), Mario se lance dans une mission pour nettoyer l'île, prouver son innocence et résoudre le mystère du vandale maléfique. Avec de nouveaux ennemis, des mouvements et des surprises, Super Mario Sunshine offre de nombreux défis.