Rozgrywka Głównym bohaterem Super Mario Bros., nad którym gracz przejmuje kontrolę, jest Mario. Jego młodszym bratem bliźniakiem, Luigim, kieruje wyłącznie drugi gracz w trybie gry wieloosobowej. Zadaniem obu bohaterów jest eksploracja Grzybowego Królestwa, przetrwanie w obliczu ataku sił głównego antagonisty (Bowsera) oraz ocalenie księżniczki Peach. Gracz porusza się w kierunku prawej strony ekranu, aby dotrzeć do chorągiewki pojawiającej się na końcu każdego poziomu.
Po świecie gry rozrzucone są monety, które Mario może zbierać, a także specjalne cegiełki. Część z nich, oznaczona znakiem zapytania, po uderzeniu przez Mario od dołu, umożliwia nam odkrycie dodatkowych monet lub specjalnych przedmiotów. Niektóre cegiełki są niewidoczne dla gracza, a po uderzeniu odkrywają więcej monet albo rzadkie przedmioty. Gdy gracz zdobędzie czerwonego grzybka, Mario powiększa się dwukrotnie, zyskując możliwość przeżycia uderzenia ze strony wrogów lub przeszkód oraz niszczenia cegiełek. Gracze otrzymują określoną liczbę żyć, którą mogą zwiększyć poprzez zdobycie 100 monet, zielonych grzybków z napisem 1-UP, a także pokonanie kilku przeciwników z rzędu przy użyciu skorupy żółwi Koopa. Gracz traci życie, gdy Mario odniesie obrażenia, wypadnie z planszy lub nie zdąży osiągnąć celu przed upływem czasu.