In deze DS-bewerking van de Wii-titel verschijnen de personages van Sega en Nintendo voor het eerst in de geschiedenis in hetzelfde spel. Tegelijkertijd gebruikt deze titel de officiële licentie voor de Olympische Spelen van Beijing 2008 en bevat het de officiële locaties en omgevingen van de Olympische Spelen van 2008.
Mario, Luigi, Peach en vrienden gaan rechtstreeks de strijd aan met Sonic, Tails, Knuckles en hun groep in een sportcompetitie door verschillende Olympische evenementen. Elk personage heeft verschillende sets attributen; deze attributen geven bepaalde personages een klein voordeel ten opzichte van anderen in bepaalde evenementen. Sonic is bijvoorbeeld meestal beter in rennen dan andere personages. Het is echter mogelijk om hem met iedereen te verslaan.
Er zijn verschillende minigames in arcadestijl waarmee spelers het tegen maximaal drie van hun vrienden kunnen opnemen. Tot de evenementen behoren: kleiduivenschieten, schermen, 100m en 400m sprint, zwemmen, gymnastiek, roeien, boogschieten, tafeltennis en nog veel meer die worden ontgrendeld door te spelen terwijl de video-atleten medailles, badges en kronen verdienen.