Alice está sentada num banco do jardim com a irmã, aborrecida com o livro sem figuras que ela lê, quando passa um Coelho Branco falando sozinho e tirando um relógio do bolso do colete. Ela corre atrás dele, entra na toca e cai por um poço tão fundo que tem tempo de pensar nos antípodas e na sua gatinha Diná. No fundo, encontra uma sala cheia de portas fechadas e uma chave de ouro que só abre uma portinha de um palmo, por onde se vê um jardim lindo. Um vidrinho com o letreiro “Beba-me” a faz encolher, mas a chave ficou em cima da mesa. Um doce com “Coma-me” a faz crescer até bater no teto.
Gigante, Alice chora tanto que forma um lago. O Coelho volta, se assusta com ela e foge, deixando cair as luvas e o leque. Abanando-se, Alice encolhe de novo e cai no lago das próprias lágrimas, onde nada ao lado de um Rato. Na margem, os bichos molhados fazem uma corrida em círculo para se secar; todos ganham, e Alice distribui bombons como prêmio. Quando ela fala da gata Diná, os bichos vão embora.
O Coelho a confunde com sua criada, Mariana, e a manda buscar luvas em casa. Lá, Alice bebe de uma garrafa e cresce até encher a casa, com um braço para fora da janela. O Coelho e seus ajudantes tentam tirá-la dali. Ela chuta o Periquito, que desce pela chaminé, e as pedras que jogam nela viram biscoitos. Comendo um, ela encolhe e foge para o bosque. No alto de um cogumelo, o Bicho-Cabeludo a interroga e explica que um lado do cogumelo faz crescer e o outro diminuir. Depois de esticar o pescoço por cima das árvores e ser tomada por serpente por uma pomba, Alice acerta o tamanho.
Na casa da Duquesa, a cozinheira põe pimenta em tudo e atira panelas. A Duquesa entrega o bebê a Alice, e lá fora ele vira um porquinho. O Gato Careteiro aparece numa árvore, diz que ali todos são malucos e some aos poucos, deixando só a careta. Na casa da Lebre Telhuda, Alice encontra o Chapeleiro e a Lebre tomando chá com um Rato do Campo adormecido. Eles propõem uma charada sem resposta. Como o Chapeleiro brigou com o Tempo, o relógio marca sempre cinco horas. Cansada da grosseria, Alice sai, entra por uma porta numa árvore e volta à sala do começo. Dessa vez usa a chave e o cogumelo e chega ao jardim.
Lá, três jardineiros em forma de cartas pintam de vermelho uma roseira branca, com medo da Rainha. A Rainha chega com a corte de cartas e grita “Cortem-lhe a cabeça!” por qualquer coisa. Alice esconde os jardineiros num vaso para salvá-los. O croquet se joga com ouriços vivos como bolas e soldados dobrados como arcos. O Rei quer decapitar o Gato Careteiro, mas o carrasco diz que não se corta a cabeça de quem não tem corpo, e o gato desaparece. A Rainha leva Alice a um Grifo, que a apresenta à Tartaruga Falsa. A Tartaruga conta da escola no fundo do mar, e os dois mostram a Alice a quadrilha das lagostas.
Um grito anuncia o julgamento. O Valete de Copas é acusado de ter comido os bolos da Rainha. Depõem o Chapeleiro, morto de medo, e a cozinheira da Duquesa. Enquanto isso, Alice volta a crescer. Chamada a depor, ela derruba os jurados e diz que não sabe de nada. O Rei inventa um “artigo 42” para expulsá-la e lê como prova uma poesia sem sentido. A Rainha quer a execução antes da sentença. Alice diz que eles não passam de um baralho, e as cartas voam para cima dela. Ela acorda no banco do jardim, com a cabeça no colo da irmã, conta o sonho e corre para a merenda.
