任天堂開発・発売のニンテンドーDS専用ゲームソフト。
日本では『スーパーマリオワールド』以来、北米では『スーパーマリオ ヨッシーアイランド』以来（北米名が"Super Mario World 2"）の2Dスーパーマリオブラザーズシリーズのオリジナル作品である。ファミコン時代の『スーパーマリオブラザーズ』 のような爽快な操作性をそのままに、キャラクターは3Dで描かれ、新たなマリオアクションが追加されている。また、ミニゲームも多数収録されてい て最大4人同時対戦が可能となっている。過去ゲームをしていたが現在は離れてしまった層をターゲットとしており、そのため今までの2Dマリオシリーズ作品 を意識した仕掛けや演出が多くなっている。
このソフトはニンテンドーDSの発売前からその開発が明らかにされ、既に発売前の任天堂配布のフリーペーパーの開発中リストには『ポケットモンスター ダイヤモンド・パール』や『ファイナルファンタジーIII』などと共にその名前がラインナップされていた。ちなみに当時の仮タイトルは「ニュースーパーマリオブラザーズ」とオールカタカナ表記である。
テレビコマーシャルには女優の松嶋菜々子が出演し、ベッドで実際にプレイしている姿が放映された。
2008年4月現在日本での総売り上げ本数は約514万本で、これはニンテンドーDSソフト全般で第2位に位置する（1位は『ポケットモンスター ダイヤモンド・パール』の約550万本（2008年4月現在））。なお、マリオシリーズ全般においても『スーパーマリオブラザーズ』（約681万本）に次いで第2位となる。また単独発売ソフトとしては、売上500万本突破はDS初である。
日本ゲーム大賞2007年度優秀賞受賞。
