Super Mario 64 DS est un remake amélioré de l'original Super Mario 64. Il utilise le double écran de la Nintendo DS en cours de jeu, ce qui pour plus de puzzles créatifs et l'utilisation innovante de l'écran tactile. Super Mario 64 DS propose également un nouveau mode multijoueur, qui peut être joué sans fil avec jusqu'à trois amis. Contrairement à l'original, les utilisateurs seront également en mesure de jouer comme Luigi, Yoshi et Wario pendant la quête principale après qu'ils ont été débloqués. Chaque personnage possède des capacités qui sont uniques à lui (ce qui peut rendre certaines sections du jeu plus facile ou plus difficile). Des personnages comme Waluigi doivent être débloqués dans une manière spéciale.