Lors d'une nuit pluvieuse dans la Vallée des Ombres, le Roi Boo brise la Lune noire. De l'autre côté de la vallée se trouve le laboratoire du Professeur Karl Tastroff. Il étudie les fantômes quand ceux-ci se mettent à agir de façon étrange. Ils détruisent alors tout sur leurs passages et se réfugient dans différents manoirs lugubres de la Vallée des Ombres. K. Tastroff convoque alors Luigi dans son laboratoire et lui demande de l'aide. En effet, la raison pour laquelle les fantômes se conduisent de manière étrange est le fait que la Lune noire, qui permet de calmer le tempérament agressif des fantômes, a été brisée. Luigi doit alors s'aventurer dans un total de cinq manoirs pour trouver les fragments de la Lune noire et remettre de l'ordre dans la Vallée des Ombres. Mais pour commencer, Luigi doit d'abord trouver l'Ectoblast 5000…