После долгих лет спекуляций на тему "кто лучший" среди фанатов, Марио и Соник наконец-то встретятся, чтобы выяснить, кто из них лучший!
Во время Олимпийских игр 2008 года в Пекине Марио, Луиджи, Пич и их друзья встретятся с Соником, Хвостом, Наклзом и их группой в спортивном состязании на различных олимпийских соревнованиях. Среди участников соревнований игроки могут даже включить своих собственных Miis из системы Wii. Каждый персонаж обладает различными атрибутами; эти атрибуты дают определенным персонажам небольшое преимущество перед другими в определенных соревнованиях. Например, Соник обычно лучше бегает, чем другие персонажи. Тем не менее, его можно победить с кем угодно.
Геймплей игры похож на Wii Sports, так как в ней есть несколько мини-игр в аркадном стиле, в которых игроки могут соревноваться с тремя своими друзьями. Среди соревнований: стрельба по тарелочкам, фехтование, бег в тире на 100 и 400 метров, плавание, гимнастика, гребля, стрельба из лука, настольный теннис и многие другие, которые открываются по мере того, как спортсмены зарабатывают медали, значки и короны. В игре Mario & Sonic at the Olympic Games используется пульт Wii Remote (и нунчак для определенных соревнований), который может приблизительно имитировать различные физические движения в играх.