В игре принимают участие персонажи серий Mario и Sonic the Hedgehog, соревнующиеся в спортивных состязаниях Пекинской олимпиады 2008 года. В игре для Wii активно используется контроллер Wii Remote для имитирования игроком действий, исполняемых в реальных видах спорта, например, размахиванием веслом в гребле. Все правила игры в Mario & Sonic at the Olympic Games соответствуют требованиям Международного олимпийского комитета. Версия имеет 3 режима: «Цикл», «Одиночный матч» и «Миссия». В первом режиме надо соревноваться за самые высокие баллы в заранее определённый или созданных игроком матчах. «Одиночный матч» представляет так называемую «быструю игру», то есть игрок выбирает своего персонажа и мини-игру. Режим «Миссия» представляет также определённый набор мини-игр, однако игроку предоставляется команда из 6 персонажей с разными характеристиками, тем самым игра становится более сложной.
Помимо основных режимов есть и дополнительные, с которыми вы сможете познакомиться внутри игры.