Super Mario 64 comienza con una carta de la Princesa Peach en la que invita a Mario a su castillo para comer un pastel que ella misma preparó para él. Cuando él llega, Mario se da cuenta de que Bowser ha invadido el castillo y encerrado a la Princesa y sus sirvientes dentro de él usando el poder de 30 de las 120 estrellas de poder del castillo. Muchas de las pinturas del castillo son portales hacia otros niveles, en los que los secuaces de Bowser cuidan las estrellas. Mario debe buscar los portales y entrar a ellos para recuperarlas. A medida que va encontrando más estrellas, Mario logra tener acceso a más partes del castillo, llegando a tener tres batallas con Bowser al conseguir 8, 30 y 70 estrellas. Tras vencer a Bowser por tercera vez, Peach es rescatada y el poder de las estrellas del castillo es recuperado. Peach recompensa a Mario con el pastel que le prometió.