In de gameplaybeelden die Nintendo liet zien, werd getoond dat Mario gebruik kan maken van een vliegend eekhoorn-pak waarmee hij kan zweven. Verder zit er een baby-Yoshi in de game die kan vliegen als een ballon. Bovendien kan Yoshi bellen blazen en hier vijanden mee verslaan.

De game kent net als New Super Mario Bros. Wii een coöperatieve spelmodus. De Wii U-game kent bovendien een competitieve spelmodus: Boost Mode. In deze modus proberen vier spelers, spelend met Wii-afstandsbedieningen, zo snel mogelijk door een level te lopen. Een vijfde speler die gebruikmaakt van de Wii U GamePad kan objecten plaatsen in het level, om de andere vier te vertragen.