Mario mag dan al zes jaar geen platformen meer besprongen hebben, in die tijd heeft de goedgemutste loodgieter wel allerlei andere dingen gedaan. Zo heeft hij samen met zijn vrienden gekart in Mario Kart, gegolft in Mario Golf en getennist in Mario Tennis. Mario heeft zelfs een heus RPG avontuur beleefd in Paper Mario. Druk schema? Dat vond Mario ook, vandaar dat hij met de beeldschone (? ) Peach besloot op vakantie te gaan. Naar Delfino Island, een rustiek vakantie eiland onder de brandende zon.
Het gaat echter al mis als het vliegtuig waarin Mario wordt vervoerd de landing inzet op de landingsbaan. De landingsbaan is bedekt met een raar uitziende substantie. Aan jou de taak om dit uit te zoeken, en vooral op te ruimen. Heb je dit alles eenmaal uitgezocht en opgeruimd, verschijnt de politie. Waar je een eremedaille verwacht, wordt je meegenomen en aangeklaagd voor het bekladden van zo ongeveer heel Delfino Island. Mario wordt schuldig bevonden, en krijgt de taak heel Delfino Island schoon te poetsen, eerder mag hij het eiland niet verlaten.
Daar sta je dan, midden in de hoofdstad van Delfino Island. Poetsen maar. Gelukkig krijg je daarvoor wel een handige tool, een waterspuit en jetpack ineen. De waterspuit gebruik je uiteraard om de graffiti weg te poetsen, met de jetpack kun je korte afstanden door de lucht overbruggen. Al schoonmakende kom je er achter wie de schuldige is, wie al deze troep heeft veroorzaakt. Dapper als Mario is, gaat hij natuurlijk achter de dader aan. Een dader die nu eens een keer níet Bowser of Wario is.
In Super Mario Sunshine draait alles weer om het behalen van sterren, die in deze game 'Shines' heten. Voor het behalen van een shine moet je een opdracht vervullen. De opdrachten zijn er variërend, de ene keer moet je 10 muntjes van één bepaalde kleur verzamelen, de andere keer wordt je voor de taak gesteld om een met graffiti besmeurde piranhaplant om te leggen. Ook zitten er een paar erg leuke, innovatieve levels in de game. Zo mag je op een gegeven moment in een achtbaankarretje een robot-Bowser bestrijden. Je weet niet meer wat je moet doen: van het geweldige uitzicht genieten of je concentreren op de uiteindelijke opdracht.