Lai gan New Super Mario Bros. Wii ir 2D platformas videospēle, daži tēli un objekti ir 3D daudzstūru attēli uz 2D fona, tādējādi radot 2,5D efektu (redzams arī spēlē New Super Mario Bros. ), kas vizuāli imitē 3D datorgrafiku. Spēlētāji var spēlēt par Mario, viņa brāli Luidži vai par diviem Rupiju tēliem: vienu zilu un otru dzeltenu (pirmais spēlētājs vienmēr ir Mario). Vadības ierīces ir līdzīgas New Super Mario Bros. spēlēm, taču ir pievienotas spējas griezties gaisā, kratot Wii Remote pulti, kā arī pacelt, nest un mest citus spēlētājus. Daudzspēlētāju režīmā vienlaicīgi var spēlēt līdz četriem spēlētājiem. Ja spēlētāja tēls zaudē dzīvību un viņam ir vismaz viena dzīvība rezervē, viņš atkal parādās iekšā burbulī un var atsākt spēli, tiklīdz cits spēlētājs viņu atbrīvo, pieskaras burbulim vai uguns/ledus bumbiņai (spēlētājs var kratīt Wii Remote, lai pārvietotu savu burbuli tuvāk aktīvajam spēlētājam, bet nevar atbrīvot sevi). Ja spēlētājs zaudē dzīvību un viņam vairs nav nevienas dzīvības, jāizmanto turpinājums, lai sāktu no jauna ar piecām dzīvībām. Spēlētāji var arī ieslēgt sevi burbulī, nospiežot A pogu, kamēr prasmīgāks spēlētājs šķērso sarežģītu segmentu. Ja visi kooperācijas sesijas varoņi vienlaicīgi nonāk burbuļos (vai nu nāves dēļ, vai nospiežot A pogu), līmenis tiek zaudēts, un spēlētājiem jāsāk spēlēt no jauna.
Ja vairāku spēlētāju režīmā viens vai vairāki spēlētāji dažos līmeņos nespēj sekot līdzi vadībā esošajam spēlētājam, skats nedaudz mainās, lai aizmugurē esošais spēlētājs(-i) joprojām būtu redzams. Ja spēlētāji joprojām netiek panākts, viņi tiek vilkti gar ekrāna malu, līdz virzās uz priekšu ātrāk vai zaudē dzīvību, krītot vai nokrītot citam objektam. Ja viens spēlētājs ieiet caurulē, kāpj pa vīnogulāju, satver karoga mastu posma beigās utt. bez pārējiem, pārējie spēlētāji pēc neilga laika tiks novirzīti uz to pašu vietu vai arī viņiem būs ierobežots laiks, lai satvertu mastu pirms trases beigām. Vertikāli slīdošās distancēs, paliekot zem ekrāna, tiek zaudēta dzīvība. Pasaules kartē Mario (1. spēlētājs) kontrolē navigāciju.
Spēlētāji atgriežas uz kartes ekrāna, ja viņiem visiem beidzas dzīvības vai ja visi spēlētāji zaudē dzīvības vienlaicīgi, neatstājot nevienu, kas tos varētu atbrīvot. Lielākajā daļā līmeņu ir vidusceļa karodziņš, kuram pieskāries spēlētājs pēc nāves un atgriešanās kartes ekrānā atgriezīsies šajā punktā. Posms tiek pabeigts, ja vismaz vienam spēlētājam beigās izdodas pieskarties vārtiem, taču tiek piešķirts bonuss, ja visiem spēlētājiem izdodas satvert karogu trīs sekunžu laikā pēc tam, kad pirmais spēlētājs to satver. Dažos līmeņos papildus parastajiem vārtiem un karoga stabam ir arī alternatīva izeja, kas ved uz sarkano karoga mastu. Sasniedzot šo mērķi, tiks atvērts jauns ceļš kartē, kas ved uz jauniem posmiem pārpasaules kartē un reizēm arī uz karstgabalu (kas spēlētāju nogādā uz citu pasauli). Spēlē nav pieejams tiešsaistes multiplayer. Viena spēlētāja režīmā, zaudējot dzīvību, spēlētājs tiek nosūtīts atpakaļ uz kartes ekrānu.
Līdzās ierastajiem Mario sērijas priekšmetiem, kā arī Mini sēnītei no New Super Mario Bros. ir pievienoti jauni priekšmeti, tostarp: Propeller sēnīte, kas ļauj spēlētājiem lidot; Ledus zieds, kas ļauj spēlētājiem sasaldēt ienaidniekus ar sniega bumbām; un pingvīna kostīms, kas papildus Ledus zieda spējai ļauj spēlētājiem slīdēt pa zemi un ūdeni, kā arī labāk kontrolēt ledus un ūdens virsmas. Spēlētāji var arī jāt uz Yoshis, kas parādās noteiktos līmeņos un var norīt ienaidniekus un lidināties gaisā. Visiem līmeņiem var piekļūt, izmantojot kartes ekrānu, un tajā bieži vien klīst ienaidnieki. Ja, ceļojot pa karti, spēlētājs uz kādu no tiem uzskries, tiks uzsākta "mini bosa" cīņa; ja cīņa būs veiksmīga, spēlētāji varēs nopelnīt trīs papildu super sēnes. Kartes ekrānā ir arī Rupiju mājas, kurās spēlētāji var nopelnīt papildu dzīvības un priekšmetus, kurus var aprīkot. Dažos brīžos kādā no iepriekš pabeigtajiem līmeņiem parādīsies iesprostots Rupucis, un spēlētājs var izvēlēties izglābt viņu no bloka un droši aiznest līdz posma beigām, lai nopelnītu papildu dzīvības (to var izdarīt tikai viens spēlētājs). Katrā ceļā ir paslēptas trīs zvaigžņu monētas, kuras var iztērēt, lai iegādātos mājienu filmiņas, kas atklāj noteiktus noslēpumus, piemēram, slepenā mērķa atrašanās vietu vai to, kā iegūt bezgalīgu 1-up. Savācot visas zvaigžņu monētas kādā pasaulē, tiek atslēgts viens kurss no slepenās 9. pasaules, kuru var spēlēt tikai pēc galvenās spēles pabeigšanas.
Spēļu režīmi
Spēlē ir vienlaicīga vairāku spēlētāju (līdz četriem spēlētājiem) darbība. Papildus galvenajam sižeta režīmam, ko var spēlēt gan viena, gan vairāku spēlētāju režīmā, ir divi īpaši vairāku spēlētāju režīmi. "Free-for-All" režīmā spēlētāji katras spēles beigās tiek sarindoti pēc rezultāta, monētām un pretinieku nogalināšanas, savukārt otrā režīmā "Coin Battle" spēlētāji tiek sarindoti pēc savākto monētu skaita.
Kontroles shēmas
Spēli var spēlēt vai nu klasiskajā stilā ar Wii Remote, turot to horizontāli, vai ar Nunchuk. Nunchuk tiek izmantots kustībām. Dažas darbības, piemēram, lēkšanu un uzbrukumus, veic ar pogām, bet citas, piemēram, griešanos gaisā un citu spēlētāju pacelšanu, veic, kratot Wii Remote. Atsevišķas līmeņu zonas, piemēram, konkrētas platformas, var arī mainīt, pagriežot Wii Remote pulti.
Super ceļvedis
Šī ir pirmā Wii spēle, kurā izmantota "Super Guide" - jauna sistēma, ko izstrādājis Mario radītājs Šigeru Mijamoto. Viena spēlētāja režīmā, ja spēlētājs kādā no līmeņiem iet bojā astoņas reizes pēc kārtas, parādās zaļš "!" bloks, kas ļauj datora vadītajam Luigi parādīt spēlētājam drošu ceļu caur līmeni. Spēlētājs jebkurā brīdī var pārtraukt gida darbību un pārņemt vadību. Pēc tam, kad Luigi to pabeidz, spēlētājam ir iespēja izmēģināt līmeni vēlreiz vai pilnībā to izlaist. Tomēr Luigi neatklās nekādas zvaigžņu monētu atrašanās vietas vai slepenas izejas. Šāda variācija ir izmantota spēlē Super Mario Galaxy 2, kur tā saucas "Kosmiskais gids". Vēl viena variācija ir atrodama Donkey Kong Country Returns, kur tā ir pazīstama arī kā "Super gids". spēlēt
