Super Mario Bros. Wonder byder på en frisk udvikling af det traditionelle 2D-Mario-gameplay. Vidunderblomster udløser unikke Wonder Effects, som kan ændre banens forløb – rør kan blive levende, og området kan blive overtaget af enorme pigkugler. Hver tur kan derfor byde på uventede situationer og nye spilmuligheder.
Vælg mellem populære figurer som Mario, Luigi, Peach, Daisy, Yoshi eller Toad, og gør brug af nye forvandlinger. Mario kan for eksempel forvandle sig til en elefant og slå fjender væk med sin snabel.