Con l'avvento dell'innovativa Nintendo DS e i suoi due schermi, Mario ritornò con un titolo che riprendeva le vecchie meccaniche dei primi titoli, mettendo da parte il 3D. Stiamo parlando di New Super Mario Bros. pubblicato nel 2006 per Nintendo DS. Si trattava di un perfetto mix tra Super Mario Bros., Super Mario Bros. 3, Super Mario World, Super Mario 64, Super Mario Sunshine e Super Mario 64 DS.
Anche la nuova Nintendo Wii ebbe il suo Mario, e stavolta Nintendo EAD Tokyo fece proprio le cose in grande, sviluppando l'undicesimo capitolo della serie principale e il terzo a godere delle tre dimensioni.
Super Mario Galaxy uscì nel 2007 in esclusiva per Nintendo Wii, con un'avventura che si svolgeva interamente nello spazio, composto da pianeti e asteroidi di ogni forma possibile e immaginabile. Infatti, ogni corpo celeste aveva un suo tema grafico e caratteristiche proprie, che spesso influivano sulle dinamiche di gioco.
Il capitolo Galaxy offriva una grafica 3D sensazionale, colori incredibili e dei controlli innovativi grazie all'accoppiata Wiimote e Nunchuk con cui era possibile far muovere l'idraulico e contemporaneamente interagire con l'ambiente di gioco, che variava in base alla gravità di ogni pianeta. Era possibile anche giocare in modalità cooperativa, permettendo a un secondo giocatore dotato di Wiimote di aiutare Mario, stordendo avversari, raccogliendo astroschegge o facendo saltare Mario stesso.
Super Mario Galaxy è considerato all'unanimità da tutti i fan uno dei migliori videogiochi di tutti i tempi, quasi al pari di Super Mario 64.
Un vero e proprio filone d'oro quello dello spazio, con delle possibilità pressoché illimitate per la fantasia degli sviluppatori, che in meno di tre anni diedero alla luce Super Mario Galaxy 2. Il sequel del primo Galaxy fu annunciato all'E3 del 2009 e in seguito pubblicato nell'estate del 2010 in tutto il mondo, portando sui nostri schermi il quarto gioco in grafica tridimensionale della serie di Mario dopo Super Mario 64, Super Mario Sunshine e Super Mario Galaxy.
Furono riprese le meccaniche di gioco del primo episodio, in cui la classica formula dei platform venne arricchita dall'introduzione di una fisica influenzata dalla forza di gravità, alternando ai classici livelli a scorrimento su piattaforma i livelli a gravità variabile.
Il gameplay fu ulteriormente migliorato grazie alla presenza di nuovi power-up quali Mario Nuvola e Mario Roccia, senza dimenticare la trivella che permetteva di attraversare l'interno dei pianeti. Stavolta però i livelli furono affrontati con una successione preordinata e lineare, come nei primi capitoli, a differenza di quanto visto in Mario Sunshine.
I fan ricordano Super Mario Galaxy 2 come uno dei giochi della Serie Super Mario più difficili, insieme al predecessore Super Mario Galaxy, Super Mario Bros. 2, Super Mario Bros.: The Lost Levels, Super Mario 64 e Super Mario Sunshine. Nonostante la sua difficoltà, il gioco raccolse un grande successo di vendite e critica con una votazione del 97% su Metacritic.
A cavallo tra i due capitoli ambientati nello spazio, Nintendo volle riportare Mario su palcoscenici più tradizionali, con un titolo più simile ai primi capitoli del passato, ossia un platform a scorrimento orizzontale. New Super Mario Bros. Wii rappresentava il sequel del capitolo apparso su Nintendo DS, e fu pubblicato nel 2009 in tutto il mondo.
Si trattava del primo gioco della serie di Mario a presentare una modalità per più giocatori cooperativa, senza contare che Mario non appariva in un gioco a scorrimento orizzontale per console domestiche dai tempi di Yoshi's Island (1995)!
Il gioco era tipicamente bidimensionale, anche se sfruttava una grafica 3D. Per vedere nuovamente Mario in un'avventura in tre dimensioni si dovrà aspettare la console portatile Nintendo 3DS con schermo stereoscopico 3D.