那是一个天气晴朗的秋天，爱丽丝和姐姐一起坐在正飘着落叶的大树下看书。那只带着怀表的兔子，仿佛命运般地出现，让紧追其后的好奇宝宝爱丽丝一不小心就进入了奇幻的梦乡：在梦境里，杯子会自己倒茶、毛毛虫会吐烟圈也会说话、睡鼠喜欢恃强凌弱，还有可怕的扑克牌王国……可惜，梦总会醒来，奇幻也总很短暂，就像从永无岛回到家里的温迪一样，回到现实世界的爱丽丝也渐渐长大。出落得亭亭玉立的她，早就把曾有过的奇幻遭遇忘得个一干二净。不过，虽然不再是纠结无心上课的年龄，19岁的爱丽丝（米娅·沃丝科沃斯卡）仍然坚信生活本身就是一场充满着意想不到的转折和惊奇的梦幻冒险。
　　这一天，母亲专门为了爱丽丝在一个维多利亚式的庄园里举行宴会。身为万众瞩目的漂亮主角，叛逆的她却一点也不喜欢被人指指点点的感觉。为什么要听从父母之命媒妁之言？为什么那个家财万贯的富家子要向自己示爱？为什么傲慢自大的世人觉得养尊处优才是淑女正道？被仰慕者吓了一大跳的爱丽丝，不由分说地迅速逃离了宴会现场。随后，她惊讶地看到了一只穿着马夹、带着表袋的兔子正在前方迅速地奔跑。虽然童年的奇遇早被她忘到了九霄云外，但还是个好奇女孩的爱丽丝，依旧紧紧跟着“兔子先生”狂奔。穿过森林，穿过草地，她跟着那只奇怪的兔子来到一个兔子洞前。眼睁睁地看着兔子消失在洞里，爱丽丝不由得趴在洞口，想寻个究竟。不料，突然之间，她竟也意外跌落进去……
　　不断地翻着跟头，爱丽丝竟通过一条奇怪朦胧的通道，落入了一个圆形的大厅。在这里，她将会重新进入童年那个令人惊奇的幻想世界，重遇那些记忆深处的古怪生物们——精神错乱花花绿绿的“疯帽子先生” （强尼·德普）、露齿嬉笑的古怪柴郡猫、老是虚张声势的睡鼠、喜欢抽水烟袋的毛毛虫……而这些兴奋地欢迎着她归来仙境的“朋友”们，正期待着爱丽丝能帮助他们推翻脾气暴躁的“红桃皇后”（海伦娜·伯翰·卡特）的统治。可在爱丽丝看来，他们眼中的继位人选——让人感到毛骨悚然的“白色皇后”（安妮·海瑟薇）——似乎也不是什么良善人士……