Het is een warme zomerdag en Alice Liddell zit met haar zus aan het meer. Haar zus leest een saai boek voor en Alice verveelt zich erg. Plotseling ziet ze een wit konijn lopen, dat zegt dat het veel te laat is en haalt steeds een horloge tevoorschijn. Alice loopt het konijn achterna en gaat ook door het konijnhol bij een boom heen. Alice maakt hierna een hele lange val en komt zonder pijn op de grond terecht. Ze ziet een klein deurtje met daarachter een mooie tuin, waar ze naartoe wil. Ze is echter te groot voor de deur en door middel van een drankje waarop staat Drink mij wordt ze kleiner, waardoor ze door de deur past. Ze vergat echter dat de sleutel voor de deur nog op de tafel lag en is nu te klein om bij deze sleutel te komen. Ze eet een cakeje waarop staat Eet mij. Hierdoor wordt ze weer groter dan ze oorspronkelijk was. Alice barst hierdoor in huilen uit.

Tijdens het huilen wordt ze weer kleiner, maar valt in een zee van haar eigen tranen. Hier ontmoet ze de muis. Later verschijnen ook de eend, de dodo en nog veel meer dieren. Deze zwemmen onder leiding van Alice allemaal aan de kant. Aangezien iedereen nat is, besluit de muis een verhaal te vertellen. De muis vertelt een saai verhaal over Willem de Veroveraar. De dodo besluit uiteindelijk dat ze een race houden, waarbij iedereen wint. De muis vertelt hierna zijn levensverhaal, maar Alice loopt boos weg. Alice vertelt over haar kat Dinah, waarna alle dieren bang wegrennen.

 

 
Alice bij de Maartse Haas en de Gekke Hoedenmaker

 

Even later komt Alice het witte konijn weer tegen, maar deze ziet haar aan voor een dienstmeisje. Hij geeft haar de opdracht zijn handschoenen en waaier te halen. In zijn huis drinkt ze uit een flesje, waardoor ze zo groot wordt dat ze niet meer in het huis past. Door het eten van een cake wordt ze weer kleiner. Later ontmoet ze de rups, die een waterpijp rookt. Ze heeft een verwarrend gesprek met de rups. Door het eten van een paddenstoel krijgt ze een grote nek. Een duif ziet haar vervolgens aan voor een slang, die de eieren wil opeten. Alice weer uiteindelijk weer een normale nek te krijgen.

Hierna gaat Alice naar de hertogin. De hertogin heeft net een uitnodiging gekregen voor een spelletje croquet met de koningin. In de keuken van de hertogin bevinden zich een baby, een kokkin en de Cheshire Cat. De hertogin laat Alice op de baby passen, maar de baby verandert in een varken. Alie heeft een gesprek met de Cheshire Cat, die af en toe in het niets oplost. De Cheshire Cat vertelt haar de weg naar de Maartse Haas en de Gekke Hoedenmaker. De Maartse Haas en de Gekke Hoedenmaker houden met de Slaapmuis een theefeestje. De Maartse Haas en de Gekke Hoedenmaker hebben ruzie met de Tijd. De tijd staat namelijk stil, waardoor het altijd theetijd is. De slaapmuis vertelt een verhaal over zijn drie zusjes, die in een pot vol stroop wonen.

 

 
De tuinmannen verven de witte rozen rood.

 

Alice gaat weg en komt bij de deur naar de mooie tuin aan. Ze weet de deur te openen en komt drie tuinmannen tegen. De drie tuinmannen zien er echter als speelkaarten uit. Ze zijn bezig de witte rozen rood te verven, aangezien ze per ongeluk witte rozen geplant hadden in plaats van rode. Dan komt de Hartenkoningin eraan, die licht ontvlambaar is. De Hartenkoningin dreigt de tuinmannen te onthoofden, maar Alice weet dit te voorkomen. De Hartenkoningin nodig Alice uit voor een spelletje croquet, waarbij flamingo's als stokken worden gebruikt en egels als speelballen. De Hartenkoningin brengt haar daarna naar de griffioen en een wezen dat half-kalf en half-schildpad is. Als Alice haar levensverhaal aan de twee uitlegt, horen ze dat een rechtszaak gaat beginnen.

Eén van de speelkaarten wordt ervan beschuldigd de taarten van de koningin te hebben gestolen. De koning is de rechter en de Gekke Hoedenmaker en de kokkin de getuigen. Dan wordt Alice opgeroepen. Alice wordt langzaam groter en verklaart dat ze van niets weet. Alice keert zich tegen de gang van zaken. De Hartenkoningin beveelt dat Alice wordt onthoofd, waarna alle speelkaarten zich tegen Alice keren.

Alice wordt hierna wakker en merkt dat alles een droom is. Ze vertelt deze vervolgens aan haar zus.