Mario's Tennis è un videogioco sportivo in cui il giocatore controlla uno dei sette diversi personaggi di Mario e partecipa a partite di tennis. L'azione sul campo è vista direttamente alle spalle del personaggio giocante da una prospettiva in terza persona. Le grafiche 3D stereoscopiche del Virtual Boy permettono al giocatore di percepire la profondità all'interno del campo da tennis, agevolando la percezione della distanza tra una palla da tennis e il rispettivo personaggio. A differenza dei titoli successivi della serie Mario Tennis, che aggiungevano elementi di gameplay non presenti nel tennis tradizionale, come oggetti potenzianti, colpi potenzianti speciali o ostacoli esterni interferenti con il gioco, Mario's Tennis si concentra semplicemente sui fondamenti del tennis. Mario's Tennis supporta diverse modalità di gioco e opzioni di personalizzazione. Il giocatore può scegliere uno dei sette personaggi di Mario, tra cui Mario, Luigi, Princess Toadstool, Yoshi, Toad e Donkey Kong Jr., tutti con attributi differenti riguardo a velocità, potenza o area della racchetta. È possibile scegliere una singola partita o una modalità torneo di tre partite, entrambe con la possibilità di giocare sia partite in singolo sia in doppio, su difficoltà facile, normale o difficile. Anche se una funzione per due giocatori era stata annunciata, non è stata implementata poiché il cavo necessario per collegare due unità Virtual Boy non è mai stato rilasciato.