Cerita Super Mario Odyssey bermula dengan Bowser menculik Puteri Peach dari Kerajaan Cendawan, dengan niat untuk mengahwininya secara paksa. Mario cuba menyelamatkannya, tetapi pertempuran di atas kapal udara Bowser menyebabkan Mario tersingkir dan jatuh ke dalam Kerajaan Cap yang berdekatan. Di situ, Mario bertemu dengan Cappy, sejenis makhluk seperti topi dari Cap Kingdom, yang memegang sekeping topi Mario yang telah dimijak oleh Bowser dan terhanyut ke kipas belakang kapal. Cappy menerangkan kepada Mario bahawa Bowser juga menculik kakaknya, Tiara, untuk digunakan sebagai tiara perkahwinan bagi Peach. Cappy menyertai Mario dengan mengambil bentuk topi, memberinya keupayaan untuk melemparkan topi dan mengawal atau menangkap makhluk dan objek lain untuk sementara waktu dengan menggunakan kebolehan mereka. Bersama-sama, Mario dan Cappy memulakan perjalanan mereka untuk memburu Bowser dan menyelamatkan Puteri Peach. Perjalanan mereka membawa mereka ke Kerajaan Cascade, di mana mereka mendapatkan kapal udara Odyssey, yang menjadi alat utama mereka dalam mencari Bowser dan menyelamatkan Puteri Peach.