《马里奥赛车DS》是第一款利用Wi-Fi Connection服务的NDS游戏，玩家只要在安装了热点的地方就可以无线上网游戏。这次的网络模式演示由任天堂的Nate Bildorf进行。在网络模式下，玩家只要设定好比赛对象的选择条件，系统就会在网上自动寻找合适的对象。通过“Wi-Fi connection”可以进行2～4人的联机对战。对战的对手可以在“只限朋友”、“同级别选手”、“国内玩家”以及“全球玩家”中选择。通过“Wi-Fi connection”的对战没有赛道的限制，也没有角色的限制。喜欢一个人玩的玩家可以尝试本作新增的“Mission Run”模式，在该模式中玩家可以接连不断的迎接新的挑战。
在仅限朋友的模式中，玩家可以随时找到网络上的朋友。第一次开始游戏后你就会得到一个朋友密码，你可以将这12位的密码告诉朋友，这样你的朋友只要在NDS上输入该密码就会立刻找到你。在比赛的过程中会看到对方的标记和昵称。不过值得注意的是，在演示过程中因为记者的笔记本、手机等的信号干扰出现了一些网络异常的现象，例如拖慢等。看起来Wi-Fi Connection的技术还是有待改进。
