Nors "New Super Mario Bros. Wii" yra 2D platforminis vaizdo žaidimas, kai kurie veikėjai ir objektai yra 3D daugiakampiai 2D fone, todėl sukuriamas 2,5D efektas (taip pat matomas "New Super Mario Bros. ), vizualiai imituojantis 3D kompiuterinę grafiką. Žaidėjai gali žaisti už Mario, jo brolį Luidžį arba du rupūžės personažus: mėlyną ir geltoną (pirmasis žaidėjas visada yra Mario). Valdymas panašus kaip ir "New Super Mario Bros." žaidime, tačiau papildomai galima suktis ore purtant "Wii Remote" pultelį, paimti, nešti ir mesti kitus žaidėjus. Daugelio žaidėjų režimu vienu metu gali žaisti iki keturių žaidėjų. Jei žaidėjo veikėjas praranda gyvybę ir turi bent vieną gyvybę rezerve, jis vėl atsiduria burbule ir gali tęsti žaidimą, kai kitas žaidėjas jį išlaisvina palietęs burbulą arba ugnies ir ledo kamuolį (žaidėjas gali purtyti "Wii Remote", kad priartintų savo burbulą prie aktyvaus žaidėjo, bet negali išsilaisvinti). Jei žaidėjas praranda gyvybę ir nebeturi daugiau gyvybių, reikia naudoti "Continue", kad būtų galima pradėti iš naujo su penkiomis gyvybėmis. Žaidėjai taip pat gali užsidaryti burbulo viduje paspausdami mygtuką A, kol labiau įgudęs žaidėjas įveikia sudėtingą atkarpą. Jei visi bendradarbiavimo sesijos veikėjai vienu metu patenka į burbulus (dėl mirties arba paspaudę A mygtuką), lygis pralaimimas ir reikia pradėti iš naujo.
Jei kelių žaidėjų režime vienas ar daugiau žaidėjų neatsilieka nuo pirmaujančio žaidėjo, kai kuriuose lygiuose vaizdas šiek tiek pasislenka, kad vis dar būtų matomas gale esantis (-i) žaidėjas (-ai). Jei žaidėjai vis tiek nepasivys, jie bus tempiami už ekrano krašto, kol judės į priekį greičiau arba praras gyvybę dėl kritimo ar kito objekto. Jei vienas žaidėjas įžengia į vamzdį, lipa į vijoklį, griebia scenos pabaigoje esantį vėliavos stiebą ir t. t. be kitų žaidėjų, kiti žaidėjai po kurio laiko nukeliaus į tą pačią vietą arba turės ribotą laiką stiebui paimti iki trasos pabaigos. Vertikaliai slenkančiose trasose, likus žemiau ekrano, prarandama gyvybė. Pasaulio žemėlapyje Mario (1 žaidėjas) valdo navigaciją.
Žaidėjai grįžta į žemėlapio ekraną, jei jiems visiems baigiasi gyvybės arba jei visi žaidėjai vienu metu praranda gyvybes ir niekas jų neišlaisvina. Daugumoje lygių yra vidurio kelio vėliavėlė, kurią palietus žaidėjas po mirties grįžta į tą tašką ir yra siunčiamas atgal į žemėlapio ekraną. Etapas baigiamas bent vienam žaidėjui palietus vartus pabaigoje, nors premija skiriama, jei visi žaidėjai sugeba sugriebti vėliavą per tris sekundes nuo tada, kai pirmasis žaidėjas ją sugriebė. Keliuose lygiuose, be įprastų vartų ir vėliavos stulpo, yra alternatyvus išėjimas, vedantis prie raudonos vėliavos stulpo. Pasiekus šį tikslą žemėlapyje atsiveria naujas kelias, vedantis į naujus etapus antžeminiame žemėlapyje, o kartais - į warp patranką (kuri žaidėją nuneša į kitą pasaulį). Žaidime nėra internetinio daugelio žaidėjų žaidimo. Vieno žaidėjo režime praradus gyvybę žaidėjas grįžta į žemėlapio ekraną.
Kartu su įprastais "Mario" serijos daiktais, taip pat mini grybu iš "New Super Mario Bros.", pridėta naujų daiktų, įskaitant: sraigtinį grybą, leidžiantį žaidėjams skraidyti; ledo gėlę, leidžiančią žaidėjams užšaldyti priešus sniego gniūžtėmis; ir pingvino kostiumą, kuris, be ledo gėlės gebėjimo, leidžia žaidėjams šliaužti žeme ir vandeniu, taip pat geriau valdyti ledą ir vandenį. Žaidėjai taip pat gali jodinėti ant tam tikruose lygiuose pasirodančių Yoshis, kurie gali praryti priešus ir skraidyti ore. Visus lygius galima pasiekti per žemėlapio ekraną, o jame dažnai klaidžioja priešai. Jei keliaudamas žemėlapiu žaidėjas susidurs su vienu iš jų, prasidės kova su "mini bosu"; jei kova bus sėkminga, žaidėjai galės uždirbti tris papildomus super grybus. Taip pat yra rupūžių namai, kuriuose žaidėjai gali užsidirbti papildomų gyvybių ir daiktų, kuriuos galima įsirengti žemėlapio ekrane. Kai kuriose vietose pasirodys viename iš anksčiau įveiktų lygių įstrigęs rupūžė, o žaidėjas gali nuspręsti jį išgelbėti iš bloko ir saugiai nunešti į etapo pabaigą, kad užsidirbtų papildomų gyvybių (tai galima daryti tik su vienu žaidėju). Kiekvienoje trasoje paslėptos trys žvaigždžių monetos, kurias galima išleisti užuominų filmukams, rodantiems tam tikras paslaptis, pavyzdžiui, kur yra slaptas tikslas arba kaip gauti begalinį 1-up. Surinkus visas Žvaigždžių monetas pasaulyje, atrakinamas vienas kursas iš slapto 9-ojo pasaulio, kurį galima žaisti tik baigus pagrindinį žaidimą.
Žaidimo režimai
Žaidime vienu metu gali žaisti iki keturių žaidėjų. Be pagrindinio siužetinio režimo, kurį galima žaisti vieno arba kelių žaidėjų režimu, yra du specialūs kelių žaidėjų režimai. "Free-for-All Mode" (laisvasis režimas) kiekvieno kurso pabaigoje žaidėjai reitinguojami pagal rezultatą, monetas ir nužudytus priešus, o kitame režime, "Coin Battle" (monetų mūšis), žaidėjai reitinguojami pagal surinktų monetų kiekį.
Kontrolės schemos
Žaidimas žaidžiamas klasikiniu stiliumi, kai "Wii Remote" pultelis laikomas horizontaliai, arba "Nunchuk" stiliumi. Nunchuk naudojamas judėjimui. Kai kurie veiksmai, pavyzdžiui, šuoliai ir atakos, atliekami mygtukais, o kiti, pavyzdžiui, sukimasis ore ir kitų žaidėjų pakėlimas, atliekami purtant "Wii Remote". Tam tikras lygių sritis, pavyzdžiui, tam tikras platformas, taip pat galima valdyti pakreipiant "Wii Remote".
"Super gidas
Tai pirmasis "Wii" žaidimas, kuriame įdiegta "Super Guide" - nauja sistema, kurią sukūrė "Mario" kūrėjas Shigeru Miyamoto. Vieno žaidėjo režime, jei žaidėjas bet kuriame lygyje žūsta aštuonis kartus iš eilės, pasirodo žalias "!" blokas, leidžiantis kompiuterio valdomam Luigi parodyti žaidėjui saugų kelią per lygį. Žaidėjas gali bet kada nutraukti gidą ir perimti valdymą. Kai Luidžis jį įveikia, žaidėjas gali bandyti lygį dar kartą arba jį visiškai praleisti. Tačiau Luigi neatskleis jokių žvaigždžių monetų vietų ar slaptų išėjimų. Šio būdo atmaina naudojama žaidime "SuperMario Galaxy 2kur ji vadinama "Kosminiu gidu". Kitas variantas yra žaidime "Donkey Kong Country Returns", kur jis taip pat vadinamas "Super gidu".
