Alice Kingsleigh (Mia Wasikowska) hat die letzten Jahre damit zugebracht, in die Fußstapfen ihres Vaters zu treten und über die sieben Weltmeere zu segeln. Wieder zurück in London findet sie einen magischen Spiegel und kehrt in die fantastische Welt von Unterland zurück.

Dort trifft sie auf alte Bekannte: das Weiße Kaninchen (Michael Sheen), Absolem (Alan Rickman), die Grinsekatze (Stephen Fry) und natürlich den Verrückten Hutmacher (Johnny Depp), der aber nicht mehr er selbst ist – er hat sein Mehrsein verloren. Um ihn zu retten, schickt die Weiße Königin (Anne Hathaway) Alice los, nach der Chronosphäre zu suchen, einer Metallkugel im Inneren der Großen Uhr, von der alle Zeit ausgeht.

Auf ihrer Reise in die Vergangenheit trifft Alice auf Freunde - und Feinde - in verschiedenen Stadien ihres Lebens. Es ist ein gefahrenvoller Wettlauf mit der Zeit, um den Verrückten Hutmacher zu retten, bevor sein letztes Stündlein geschlagen hat… im wahrsten Sinne des Wortes!