舞台は2010年2月にカナダのバンクーバーと世界的スキーリゾート地ウィスラーにて開催された冬季オリンピック「バンクーバーオリンピック」。
忠実に再現された本番さながらのコースや施設でマリオやソニック、そしてその仲間たちも参加して、さまざまなオリンピック競技に挑戦していきます。
オリンピック競技15種目、ドリーム競技12種目のほか、マリオやソニックたちがさまざまな競技で設定されたミッションをクリアしながら冒険する「アドベンチャーツアーズ」、3種類のパーティゲームで遊べる「バラエティ」などのモードも収録しています。