El juego se desarrolla en tercera persona y mantiene las bases del plataformas 3D: correr, saltar, trepar, atacar y conseguir estrellas de poder. Su rasgo principal es un dispositivo capaz de crear portales en ciertas superficies, lo que permite cruzar abismos, alcanzar zonas elevadas y resolver puzles. La progresión conserva la estructura de mundos del original, pero muchos objetivos exigen buena colocación de portales, control preciso del movimiento y manejo cuidadoso de la cámara.

Antes de buscar las estrellas más difíciles, conviene dominar cómo se combinan los movimientos de Mario con los portales. Observa siempre qué superficies aceptan portales y hacia dónde quedará orientada la salida. En las zonas verticales, combinar triple salto, salto en pared y portales ayuda a ganar altura rápidamente. También resulta útil explorar primero el nivel y luego planear la ruta más limpia para cada estrella.