Projektant Naoki Mori wspominał, że najpierw polecono mu odświeżyć grafikę. Pracował wtedy w Nintendo mniej więcej trzeci rok i obawiał się, czy tak mało doświadczony pracownik powinien zajmować się flagową serią firmy. SNES mógł wyświetlić naraz 16 kolorów dla jednej postaci zamiast czterech, a paleta, z której można było je wybrać, wzrosła z 52 do 32 768 barw. Graficy wzorowali postacie na Super Mario World (1990), grze na SNES-a, i dodali wokół Mario czarny kontur, aby postać nie zlewała się z tłem. Zespół dodał też nowe szczegóły, np. portret Bowsera w jego zamku i duży wizerunek głowy Mario na poziomie bonusowym. Projekty poziomów i rozmieszczenie przeciwników pozostały bez zmian, bo twórcy przywiązywali wagę do tego, jak gra „czuje się” podczas rozgrywki. Mogli na przykład dodać więcej wariantów animacji skoku Mario, ale zrezygnowali z tego, bo gra sterowałaby się inaczej. Sugiyama podczas pracy uruchamiał obok oryginalne Super Mario Bros. i ręcznie porównywał obie wersje. Twórcy oryginalnych gier uczestniczyli w produkcji, więc można było się z nimi konsultować.