Alice (Mia Wasikowska) passou os últimos anos na pegada do seu pai, navegando em alto-mar. Ao regressar a Londres, encontra um espelho mágico que a leva ao mundo fantástico das Sub-terras e ao encontro dos seus amigos. Descobre então que o Chapeleiro Louco (Johnny Depp) perdeu a sua “muiticidade”, pelo que a Rainha Branca (Anne Hathaway) a envia numa missão de pedir emprestada a Cronosfera, um globo metálico presente no interior da câmara do Grande Relógio que mantém ligado todo o tempo. Ao regressar ao passado, Alice embarca numa perigosa jornada para salvar o Chapeleiro antes que o tempo se esgote.