Em Super Mario 64, a princesa Peach chamou Mario para uma visita em seu castelo, porém, ao chegar no local, o protagonista descobre que ela foi sequestrada pelo vilão Bowser. É dever então do herói superar os mais desafiadores obstáculos e fases que surgirem, entrando em mundos fantásticos escondidos atrás de pinturas mágicas, coletando estrelas que liberam mais e mais desafios e resgatar a princesa das mãos do antagonista.
Mario se locomove por um enorme castelo, com corredores repleto de portas que te direcionam para novas fases. À medida que o jogo avança, fases novas são desbloqueadas para permitir que o encanador complete seu objetivo de coletar o máximo de estrelas que puder para enfim chegar até o Boss final. Tudo isso e mais, imerso em um universo 3D, onde é possível coletar vidas, e até mesmo voar pelo castelo.