Cuando Alicia (Mia Wasikowska) despierta en el País de las Maravillas, la joven protagonista deberá viajar a través de este mundo mágico e intentar cambiar el pasado con la ayuda de un enigmático artilugio conocido como la cronosfera, todo con el fin de rescatar a su amigo el Sombrerero Loco (Johnny Depp). Solo así podrá detener al malvado Tiempo (Sacha Baron Cohen) antes de que se cumpla el plazo marcado por el reloj y el País de las Maravillas se convierta en un mundo estéril y sin vida. Y, por si fuera poco, también estará en su mano frenar los malvados planes de la Reina Roja (Helena Bonham Carter), con la que se volverá a ver las caras en un nuevo enfrentamiento.