Alice (a la que pone voz Kathryn Beaumont) es una joven aburrida de su estirada vida. Mientras pasa un día de verano al aire libre con su hermana, que presiona continuamente a Alicia para que se centre en sus estudios, ésta desea que su vida esté llena de más aventuras y tonterías. En ese momento, ve a un conejo blanco con un gran cronómetro que corre a toda velocidad porque "llega tarde". Sigue al conejo blanco hasta su agujero, donde encuentra una habitación con una puerta diminuta. Después de encogerse, acaba atravesando el ojo de la cerradura de la puerta y entra en el loco mundo del País de las Maravillas.

Mientras está en el País de las Maravillas, Alicia sigue intentando alcanzar al conejo blanco y tiene muchas aventuras.

Finalmente, Alicia sigue al Conejo Blanco hasta el palacio del País de las Maravillas, donde conoce al Rey y a la Reina de Corazones, que comandan un ejército de naipes. Después de que el gato de Cheshire avergüence a la Reina mientras es invisible, Alicia es llevada a juicio por haber causado la vergüenza. Al final, la Reina declara el juicio de Alicia, gritando "que le corten la cabeza". Alicia huye de la sala y corre hacia la puerta por la que entró en el País de las Maravillas, con el resto del reino pisándole los talones.

Alicia mira por el ojo de la cerradura y se ve a sí misma durmiendo en el mundo real. Se grita a sí misma que se despierte... y lo hace. Alicia se da cuenta de que su aventura era todo un sueño y que un mundo sin sentido como el País de las Maravillas no es tan divertido como había imaginado. Alicia y su hermana regresan a su casa para compartir un té.