Super Mario Odyssey es el primer juego de Mario en un mundo abierto desde Super Mario 64 para Nintendo 64 y Super Mario Sunshine para Nintendo GameCube. El título, totalmente tridimensional o en 3D, se desarrolla en el planeta Tierra, ya que Mario deja el Reino Champiñón para embarcarse en un viaje por lugares misteriosos y vivir nuevas aventuras a bordo de una aeronave, demostrando el hábil manejo de su gorra, ya que gracias a ella Mario puede tomar el control de los enemigos. En el juego hay mucho plataformeo, secretos y sorpresas, pero también abundantes partes de acción y hasta pruebas que parecen puzles. Hablando de objetos: en cada escenario de Super Mario Odyssey se esconden entre 30 y 50 lunas, pero además el jugador puede recogerlas en el orden que desee y jugando como guste.

Gracias a su nuevo amigo Cappy, Mario tiene nuevos movimientos en el juego como lanzamiento de sombrero, Salto Sombrero o captura. Con captura, Mario puede tomar el control de todo tipo de cosas, incluidos objetos y enemigos. Además el juego cuenta con modo cooperativo en el que el primer jugador controla a Mario y el segundo jugador maneja a la gorra de Mario, más conocida como Cappy.