除了两位水管工兄弟,游戏中的经典角色也在电影中亮相。碧姬公主作为蘑菇王国意志坚定的统治者,在片中对马力欧进行了严酷的作战训练,以帮助后者挖掘自身潜力。喜剧演员杰克·布莱克、塞斯·罗根则为片中的大反派酷霸,以及“搞笑担当”大猩猩咚奇刚配音。值得一提的还有,为游戏中的马力欧和路易吉兄弟配音长达三十余年的查尔斯·马丁内斯,也在片中友情客串。片中戴春和戴国平的父子关系令人唏嘘,谈到戴国平在片中的选择,张琪认为“这是血浓于水的天性”,体现了角色的自我救赎和大爱精神。监制王红卫称赞影片题材的可贵之处在于“用一对特殊恋人突破重重困难相守的纯粹,呈现出令观众可信的爱情”。