Super Mario 3D All-Stars, una colección cuyo nombre rinde homenaje a Super Mario All-Stars de SNES, presenta tres de las más grandes aventuras de Mario en 3D: Super Mario 64, Super Mario Sunshine y Super Mario Galaxy con gráficos en alta definición. Además, el trío de títulos han sido optimizados para que se jueguen mejor en Nintendo Switch, con un formato de pantalla 16:9 y controles adaptados a los mandos Joy-Con.
Asimismo, Super Mario 3D All-Stars también incluye un reproductor de música con las bandas sonoras de los tres juegos. Más allá de estas novedades y mejoras, los títulos son los mismos que vimos en Nintendo 64 (Super Mario 64, 1996), GameCube (Super Mario Sunshine, 2002) y Wii (Super Mario Galaxy, 2007).
Super Mario 64 supuso toda una revolución en los juegos de la franquicia gracias a su sistema de controles, que es el mismo que posteriormente han usado todos los títulos en 3D de Mario. También es el primero de la serie en el mundo de las 3D, algo que se deja notar desde el primer momento cuando en la pantalla previa al menú aparece la cara de Mario para poder jugar con ella en un entorno tridimensional.
Con Super Mario Sunshine nuestro bigotudo protagonista viaja hasta Isla Delfino, donde en lugar de tomarse unas vacaciones como había previsto se une a ACUAC para investigar una oscura conspiración. El nuevo amigo de Mario le permitirá recorrer los mundos de maneras únicas gracias a su bomba de agua. En cuanto a Super Mario Galaxy, propone una aventura intergaláctica en la que Mario debe ayudar a Estela y rescatar a la princesa Peach de las garras de Boswer.