История начинается с того, что юная Алиса, пребывая в состоянии скуки на берегу реки, замечает Белого Кролика, который непрерывно поглядывает на карманные часы и озабоченно бормочет о своей непунктуальности. Охваченная любопытством, девочка следует за ним в глубокую кроличью нору, которая оказывается невероятно длинным тоннелем, ведущим вниз. Это падение кажется бесконечным, и по пути Алиса наблюдает за причудливыми полками с необычными предметами, размышляя вслух о том, куда же она в итоге попадёт. Приземлившись в странном зале со множеством запертых дверей разного размера, она обнаруживает маленький золотой ключик на стеклянном столике. С его помощью Алиса открывает крошечную дверцу, ведущую в прекрасный сад, но пройти туда она не может из-за своих размеров. В этот момент она находит бутылочку с надписью «Выпей меня», выпивает её и уменьшается, однако забывает ключик на столе. Затем пирожное с надписью «Съешь меня» делает её гигантски высокой. Эти метаморфозы становятся лишь первым актом в череде абсурдных превращений, которые предстоит пережить героине в этом мире, живущем по своей собственной, алогичной логике. Попав, наконец, в загадочный сад, Алиса сталкивается с целой галереей эксцентричных персонажей и попадает в череду нелепых ситуаций. Она становится невольной участницей безумного чаепития, которое Безумный Шляпник, Мартовский Заяц и Соня устраивают вне времени, вечно застряв в шести часах. Позже, во время игры в крокет, где в качестве молотков используются фламинго, а мячом служит ёж, она противостоит жестокой и взбалмошной Червонной Королеве, для которой привычной фразой является «Голову с плеч!». Философские, полные каламбуров и словесных головоломок диалоги с Гусеницей, Чеширским Котом и другими обитателями этого мира постоянно ставят Алису перед необходимостью осмысливать происходящее, хотя любая попытка найти здравый смысл обречена. Кульминацией её путешествия становится абсурдный суд над Валетом, обвинённым в краже кренделей, где в роли свидетелей выступают самые неожиданные персонажи, а сама Алиса, начав резко расти прямо в зале суда, осознаёт всю иллюзорность и условность окружающего её мира. Её окончательное пробуждение на берегу реки рядом с сестрой оставляет ощущение причудливого сна, однако этот опыт навсегда изменяет её восприятие реальности, стирая границы между фантазией и действительностью, между детской игрой и взрослой условностью.