In Mario & Sonic at the Olympic Games treten die Spieler an unterschiedlichen Austragungsorten, die auf denen der Olympischen Spiele 2008 in Peking basieren, in zahlreichen Disziplinen an. Dabei haben Gamer die Wahl zwischen bekannten Charakteren aus der faszinierenden Welt von Mario und Sonic, darunter Spielerlieblinge wie Mario, Sonic, Luigi, Knuckles, Yoshi, Tails und mehr. Durch innovativen Einsatz der Steuerung der Wii können die Spieler Mario und Sonic die 100m-Strecke entlangjagen lassen, sich bei aufregenden Tischtennis-Partien messen und die Konkurrenz beim Schwimmen nass machen, um am Ende die begehrte Goldmedaille davonzutragen.