Gra New Super Mario Bros. osiągnęła status bestselera na konsoli Nintendo DS z liczbą ponad 30 mln kopii sprzedanych na całym świecie. Koncern Nintendo zdecydował, że jej sequel wydany zostanie na kieszonkową platformę kolejnej generacji – Nintendo 3DS. Przygotowanie New Super Mario Bros. 2powierzono ponownie czwartemu zespołowi deweloperskiemu Nintendo EAD.

Akcja gry ponownie osadzona została w fantastycznym grzybkowym uniwersum (Mushroom Universe) znanym także z innych gier o przygodach Mario i Luigiego. Gracze mają okazję poznać kolejne perypetie tytułowych, wąsatych hydraulików.

Rozgrywka bazuje na klasycznych dla platformówek rozwiązaniach. Kontrolowani przez graczy bohaterowie muszą więc przede wszystkim biegać i skakać po platformach, unikać przeszkód i przeciwników oraz zbierać monety. Tych ostatnich w New Super Mario Bros. 2. pojawia się zdecydowanie więcej niż w jakiejkolwiek innej grze z cyklu. Dodatkowo niektóre rodzaje power-upów umożliwiają zamianę elementów otoczenia w monety lub dotarcie do trudno dostępnych. Tradycyjnie zgromadzenie stu monet dodaje jedno „życie”, ale prawdziwe wyzwanie stanowi zebranie aż miliona, za co przewidziana jest specjalna nagroda.

Gra oferuje kilka wariantów zabawy. Poza kampanią główną, gracz może sprawdzić swoje umiejętności m.in. w trybie Coin Rush. Musi wówczas przejść przez trzy odblokowane uprzednio poziomy (ich wygląd jest nieco inny niż w kampanii) w określonym czasie, zbierając możliwie najwięcej monet. Dodatkowym utrudnieniem jest to, że bohater ma tylko jedno życie. Osiągnięty wynik jest zapisywany w pamięci, a dzięki funkcji StreetPass są o nim informowani inni gracze w okolicy, którzy mogą podjąć próbę pokonania rekordu.

Twórcy New Super Mario Bros. 2 zdecydowali się również rozbudować funkcjonalność trybu wieloosobowego, który wcześniej dostępny był tylko w opcji rozgrywki Battle Mode. Korzystając z dwóch konsol i połączenia wi-fi gracze mogą w kooperacji przejść kampanię główną, przy czym jeden kieruje poczynaniami Mario, a drugi Luigiego.