Spillet foregår på den tropiske ø Delfino Isle, hvor Mario og Prinsesse Peach tager på ferie. En skurk identisk med Mario, kendt som "Shadow Mario", vandaliserer hele øen, og Mario får skylden for rodet. Mario bliver dermed beordret til at rense hele øen, mens han redder Prinsesse Peach fra Shadow Mario.
Super Mario Sunshine fik generelt god modtagelse af spilanmelderne. Det har solgt over 5,5 millioner eksemplarer,[1] og i 2002 var Super Mario Sunshine det tiende bedst sælgende spil i USA.[2] På grund af spillets popularitet, blev det udgivet på ny som en Player's Choice-titel i 2003.[3]