《马力欧和索尼克在东京奥运会》新增的奥运会项目包括柔道、滑板、攀岩以及冲浪，拥有共计21种竞技类项目，另外有4个基于普通项目制作的“幻想项目“。根据竞技项目的不同，角色的服装也会产生相应的变化。《马里奥和索尼克的东京奥运会》除了能够支持本地分屏游玩之外，还能够在线下进行面对面的联机，无需网络连接就可以和朋友当面对战。 剧情方面，本作将会是一个全新的剧情，马力欧和索尼克以及奇诺比奥队长遇到了一些麻烦，路易吉和塔尔斯试图救出他们。 多人模式方面，游戏支持本地最多4名玩家联机，在线联机最多支持8名玩家，游戏拥有快速匹配系统，可以方面的匹配到在线玩家。有一些运动项目是要互相竞争的，有部分是可以一起合作的。 在线联机只支持2020东京的运动项目和幻想项目，也就是复刻的2D项目不支持在线联机。玩家可以选择特定的运动项目进行游戏，或者匹配之后不断的玩不同的运动项目，如果玩家不同同意玩某一个运动项目，那么系统将会随机选择一个。
