Ο Mario, ο Luigi και η Princess Peach κάνουν διακοπές στο νησί Pi'illo , όπου οι άνθρωποι είναι δυνατόν να εισέλθουν σε έναν άλλο κόσμο μέσω των ονείρων των άλλων ανθρώπων. Ωστόσο, καθώς ο Luigi έχει να πάει σε μια από αυτές τις πύλες των Pillow Portals, μια μυστηριώδης δύναμη τραβά την Princess Peach στον κόσμο των ονείρων του. Ο Mario και ο Luigi θα πρέπει τώρα να εξερευνήσουν τόσο το νησί Pi'illo αλλά και τον κόσμο μέσα στα όνειρα του Luigi, προκειμένου να σώσουν την Princess Peach.

• Το Mario & Luigi : Dream Team Bros διαθέτει gameplay παρόμοιο με τα προηγούμενα παιχνίδια Mario & Luigi στο οποίο ο παίκτης ελέγχει τόσο τον Mario όσο και τον Luigi, που εξερευνούν και πολεμούν στον κόσμο του παιχνιδιού μαζί.
• Ενώ το μεγαλύτερο μέρος του παιχνιδιού πραγματοποιείται στον 3D  κόσμο του Pi'illo Island, οι παίκτες θα πρέπει να εντοπίσουν τις πύλες που θα στείλουν τον Mario μέσα στον side-scrolling κόσμο των ονείρων του Luigi, για να συνεργαστεί με τον Dreamy Luigi, που είναι ο Luigi του ονειρικού κόσμου.
• Σε ορισμένα σημεία, ο Dreamy Luigi μπορεί να συγχωνευθεί με τμήματα του περιβάλλοντος τα οποία μπορούν να χειριστούν απλώς αγγίζοντας τον κοιμισμένο Luigi στην οθόνη αφής. Για παράδειγμα, τραβώντας το μουστάκι του Luigi στην οθόνη αφής ανοίγετε τη δίοδο στον κόσμο του ονείρου, και έτσι εκσφενδονίζετε τον Mario σε νέες περιοχές.
• Στον κόσμο των ονείρων, ο Mario μπορεί να λάβει τη βοήθεια πολλών Dreamy Luigis.
• Το σύστημα μάχης είναι παρόμοιο με εκείνο των προηγούμενων τίτλων, αλλά το σύστημα στη Dream World είναι διαφορετικό, καθώς ο Mario θα αγωνιστεί σε όλες τις μάχες με τη δύναμη των ονείρων του Luigi.