۱۰ سال از زمان نخستین دیدار آلیس از سرزمین عجایب میگذرد. آلیس اکنون دختری ۱۹ ساله، و از یک خانواده انگلیسی عصر ویکتوریایی است که برای فرار از یک پیشنهاد ازدواج در یک میهمانی مجلل، بهدنبال خرگوش سفیدی راه می افتد و مجددا سر از سرزمین عجایب در میآورد.
اوضاع سرزمین عجایب بسیار دگرگون شده. ملکهٔ سرخ علیه خواهر خود، ملکهٔ سفید، توطئه کرده و بر سرزمین عجایب سیطره خویش را گسترانیده است. ساکنین سرزمین عجایب آماده اند تا با کمک آلیس دست به شورش بزنند و ملکه سرخ را براندازند. در جریان فیلم، به مرور آلیس وقایع ۹ سالگی خود در سرزمین عجایب را بصورت فلشبک به یاد می آورد، و در نهایت به کمک دوستانش (کلاه دوز دیوانه، گربه چشایر، کرم شبتاب، دوقلوهای دیدلدام و دیدلدو، و دیگران) موفق به براندازی ملکه سرخ میشود.