Super Mario 64 DS je vlastne klasická hra Super Mario 64 (N64), prispôsobená systému Nintendo DS. V hlavnej časti hry má hráč za úlohu plnením úloh zhromaždiť hviezdičky. Tieto úlohy môžu spočívať v porážke istého nepriateľa, prechode zložitým pletencom chodieb a poschodí v časovom limite, alebo v účasti na závodoch v šmýkaní.
Hráč má za úlohu zbierať hviezdičky a vďaka nim má možnosť vstúpiť do ďalších úrovní a šancu poraziť Bowsera. Hra sa skladá z 15 veľkých oblastí, z ktorých v každej je 8 hviezdičiek. Tieto úrovne zodpovedajú úrovniam z klasickej verzie hry pre Nintendo 64. Je tu navyše aj 30 hviezdičiek, ktoré hráč môže nájsť na rôznych miestach, niekedy dokonca rozmiestnených v maličkých a v nových urovniach.
Ďalším doplnkom vo verzii pre Nintendo DS je skutočnosť, že hráč môže vystupovať ako jedna zo štyroch rôznych postáv. Na začiatku hry ovláda hráč Yoshiho. Neskoršie môžete odomknúť ďalšie postavy, Maria, Luigiho a Waria. Každá postava má rôzne špeciálne schopnosti, ktoré môže hráč využiť pri zhromažďovaní hviezdičiek.
Super Mario 64 DS obsahuje 36 mini-hier (9 pre každú postavu). Hráč začína s prístupom k 8 mini-hrám, a počas hry má možnosť objaviť ďalšie. Vo všetkých mini-hrách je ovládacím prostriedkom dotyková obrazovka a ich žáner je naozaj veľmi rozmanitý.
Hra ponúka aj režim pre viacerých hráčov, v ktorom sa až 4 hráči snažia počas 30 sekúnd zhromaždiť čo najväčší počet hviezdičiek. Hráčom stačí jedna kópia hry.
Hra začína v okamihu, kedy Princezná Peach píše pozvanie pre Maria, Luigiho a Waria, aby k nej prišli na koláč. Keď traja priatelia dorazia na zámok, naraz zmizne. Yoshi, ktorý spal celú dobu na streche zámku, je prebudený fotografom Lakitom, ktorý pláva nad zámkom na mraku. Lakitu Yoshiho nabáda, aby sa poobzeral po Mariovi, a zistil, čo sa na zámku deje. V ďalšom priebehu hry môže hráč postupne začať ovládať i ďalšie postavy, Maria, Luigiho a Waria. Úlohou hráča je poraziť Bowsera a nastoliť na zámku mier.
V hre vystupujú 4 postavy, ktoré môžete ovládať. Každá z nich má svoje silné stránky a jednu špeciálnu schopnosť. Mario je vyrovnaná postava bez veľkých slabostí s možnosťou lietať. Luigi je rovnako vyrovnaná postava bez veľkých slabostí. Môže sa stať neviditeľným (potom, čo sa stane neviditeľným môže Luigi prechádzať cez predmety i nepriateľov).
Yoshi nemôže nepriateľov ohroziť päsťou, môže ale prehltnúť vajíčka, ktoré na neho strieľajú. Yoshi môže chrliť oheň po prehltnutí špeciálnej rastliny. Wario je najsilnejším bojovníkom hry, ale je zase pomerne pomalý. Môže sa stať Kovovým a chodiť pod vodou.
Súčasťou hry Super Mario 64 DS je režim pre viacerých hráčov. Je to celkom nový doplnok k pôvodnej hre. Postačí iba jedna kópia hry a ostatní 3 hráči sa pridajú bezdrôtovým prepojením svojich prístrojov. Režim pre viacerých hráčov obsahuje 3 mapy, ktoré zobrazujú oblasti, v ktorých majú hráči za úlohu počas 30 sekúnd pozbierať čo najviac hviezdičiek. Hneď po štarte sa v určitej oblasti objaví prvá hviezdička, a na prvom hráčovi je, aby ju zobral. Hráči môžu napadať ostatných hráčov a zmocniť sa ich hviezdičiek. Jedná sa o bláznivú naháňačku za hviezdičkami. Hráči si môžu zvoliť, či budú vystupovať v úlohe Maria, Luigiho, Yoshiho alebo Waria.
Hra sa odohráva na zámku princeznej Peach, a v jej v okolí. Jednotlivé úrovne/oblasti sú rôzne tematicky zamerané, a tak sa môžete ocitnúť v zasnežených horách, na pirátskej lodi, atď.
Režim Adventure ponúka 15 rôznych tematicky zameraných oblastí, každú s 8 hviezdičkami.
4 postavy k ovládaniu: Mario, Wario, Yoshi a Luigi. Každá postava má svoje špeciálne pohyby.
30 celkom nových hviezdičiek, ktoré hráč môže hľadať, s množstvom nových oblastí k objaveniu.
36 mini-hier, v ktorých prebieha ovládanie postáv prostredníctvom dotykovej obrazovky.
Režim pre viacerých hráčov ponúka bezdrôtové pripojenie až s 4 hráčmi. Tí môžu spolu súperiť, kto nazbiera viac hviezdičiek.
