I giochi includono pallavolo, hockey (sia su prato che su ghiaccio), dodgeball e pallacanestro nello stesso stile della precedente collaborazione tra le due aziende, Mario Hoops 3 on 3. Ci sono oggetti potenzianti che conferiscono vantaggi alla squadra che li ottiene. Ogni gioco ha una modalità Esibizione, in cui fino a quattro giocatori umani competono in partite singole, e una modalità Torneo, in cui fino a tre giocatori disputano partite in una struttura a torneo, con modalità di difficoltà chiamate Mushroom, Flower e Star. Mario Sports Mix include anche diversi giochi di party basati sulle meccaniche di ciascun sport. Smash Skate è basato sull'hockey, Bob-omb Dodge è basato sul dodgeball, Feed Petey è basato sulla pallacanestro, e Harmony Hustle è basato sulla pallavolo.