马里奥（克里斯·帕拉特 Chris Pratt 配音）和路易吉（查理·戴 Charlie Day 饰）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，马里奥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，马里奥来到了由桃花公主（安雅·泰勒-乔伊 Anya Taylor-Joy 配音）统治的蘑菇国，而路易吉则不幸的被传送到了由酷霸王（杰克·布莱克 Jack Black 配音）统治的库巴国。

渡假胜地阿米堤海滩曾多次有人被大白鲨侵袭，警长夫人艾伦对此心有余悸。多年后，其子西恩接替警长职位，他在一次出海巡逻中神秘失踪，显然是受到了大白鲨的侵袭，在艾伦悲痛之时，神秘的航海冒险家出现在她身边，于是他们一起联手对付大白鲨。