任天堂より2011年11月3日に発売されたニンテンドー3DS用3Dアクションゲーム。
マリオシリーズの一つ。ニンテンドー3DSで初登場となるスーパーマリオのアクションゲーム。3Dアクションでありながら、ちびマリオが存在する、時間制限がある、ゴール地点が旗とポールになっているなど、2Dアクションの「スーパーマリオブラザーズ」シリーズと同様の要素が取り入れられており、2Dと3Dの良いとこ取りを目指して制作された。3D立体視機能により敵との距離感やブロックの位置がわかりやすくなり、遊びやすくなっている。
今回の変身マリオは、おなじみのファイアマリオや「スーパーマリオブラザーズ3」に登場したタヌキマリオに加え、ブーメランを投げて攻撃したり遠くのアイテムを取ることができるブーメランマリオが初登場。さらにプロペラで上空に飛び上がる「プロペラボックス」といった新アイテムや、「ころがる」といった新アクションも追加されている。
「スーパーマリオギャラクシー2」「New スーパーマリオブラザーズ Wii」と同様に初心者向けのアシスト機能が用意されており、同じコースで何度もミスをすると、無敵のタヌキマリオになれる「無敵このは」やゴールまで一気に移動できる「パタパタの羽」が出るアシストボックスが出現する。ただし、これらのアイテムを出してしまった時点でクリアデータの星が輝かなくなるため完全クリアは不可能となってしまう。
本作もすれちがい通信対応ソフトであるが、本作は他のすれちがい対応作品(すれちがいMii広場など)の通信データにも連動する。
直接の続編として「スーパーマリオ 3Dワールド」がある。