Il giocatore controlla Mario o, se è il secondo giocatore, suo fratello Luigi. L'obiettivo del gioco è di attraversare il Mushroom Kingdom, evitare o eliminare Bowser e le sue truppe, e salvare la Principessa. Mario può eliminare i nemici saltandoci sopra. Mario può ottenere nel corso del gioco diversi power-up, incluso il Super Fungo, che trasforma Mario in Super Mario, raddoppiando le sue dimensioni; il Fire Flower, che trasforma Super Mario in Fire Mario, permettendogli di lanciare fireball; La Stella, che gli dà temporaneamente l'invincibilità; e il fungo 1-up che gli dona una vita. Mario può essere toccato da un nemico. Se viene toccato da un nemico mentre è Super Mario o Fire Mario, torna semplicemente Mario e il gioco continua. Tuttavia, se viene colpito mentre è Mario o cade in un burrone o se il tempo è scaduto perde una vita e parte dall'inizio del livello. Mario combatte contro Bowser nell'ottavo e ultimo mondoPer finire il gioco il giocatore deve superare otto mondi ognuno suddiviso in quattro livelli per un totale di 32 livelli. Man mano che si va avanti nel gioco si notano differenze tra i vari livelli, infatti di solito il secondo livello è sotterraneo, il terzo è un livello ambientato in cielo e il quarto in un castello. Alla fine del quarto livello Mario combatte contro "Bowser" (in verità un nemico inferiore mascherato da Bowser fino al livello finale) su un ponte sopra una piscina di lava. Bowser può essere sconfitto in due modi; toccando l'ascia all'altra estremità del ponte (facendo cadere Bowser nella lava), o, come Fire Mario, lanciandogli le palle di fuoco per sconfiggerlo direttamente. Il terzo e il sesto mondo sono ambientati di notte mentre tutti gli altri durante il giorno. Dopo aver finito il gioco al giocatore viene offerta la possibilità a rigiocarci in modalità difficile ("'Hard' Mode") dove tutti i Goomba sono rimpiazzati dai Buzzy Beetle (Koopa Troopa che non possono essere uccisi dalle palle di fuoco) e tutti i nemici camminano più velocemente. La versione coin-op del gioco fu resa più difficile della versione NES. In particolare, molti dei power-up nascosti, 1-up e monete sono stati rimossi dai livelli. Si ricorda che nella versione nes se alla fine del mondo 1-2 (il primo mondo sotterraneeo)e 4-2 (quarto mondo sotterraneo)invece di prendere il tubo di uscita normale si cerca di proseguire sulla mensola al di sopra dello schermo si raggiungerà un'area bonus nella quale si potra accedere rispettivamente all'inizio dei livelli 2-3-4 (mondo 1-2)e al livello 5 (mondo 4-2) tutto cio senza battere il mostro del castello alla fine del livello.