Cet épisode retrace les aventures du héros Mario sur l'île Delfino. Accompagné de la Princesse Peach, Papy Champi (qui fait ici sa première apparition) et de quelques Toads, pour ce qui devait être de simples vacances, il est de nouveau confronté à Bowser et Bowser Jr. (qui fait lui aussi sa première apparition). Pour les empêcher d'accomplir leurs plans, Mario se fait aider par J.E.T., un appareil créé par le professeur K. Tastroff de la série Luigi's Mansion.
Comme Super Mario 64 six ans auparavant, Super Mario Sunshine constitue l'épisode GameCube de la série principale Super Mario commencée en 1985. En , les ventes sont estimées à 6,3 millions d'unités[3].