Mientras busca los guantes, Alicia encuentra y come otra galleta y se hace gigante, quedando atrapada en la casa. Pensando que es un monstruo, el Conejo pide ayuda al Dodo para expulsarla. Cuando el Dodo decide quemar la casa, Alicia escapa comiendo una zanahoria del jardín del Conejo, lo que hace que se encoja hasta medir 5 centímetros.
Siguiendo al Conejo, Alicia se encuentra con un jardín de flores parlantes que al principio le dan la bienvenida con una canción, pero luego la destierran, creyendo que los humanos son un tipo de mala hierba. Alicia se encuentra entonces con una
Oruga fumadora, que se enfurece con Alicia después de que esta se lamenta de su pequeño tamaño (que es el mismo que el de la Oruga), tras lo cual la Oruga se convierte en mariposa y se va volando.
Antes de marcharse, la Oruga aconseja a Alicia que coma un trozo de diferentes lados de una seta para modificar su tamaño. Tras un período de prueba y error, vuelve a su altura original y guarda los trozos restantes en su bolsillo. En el bosque, Alicia se queda atascada entre varios caminos y se encuentra con el travieso
Gato de Cheshire, que le sugiere que pregunte al
Sombrerero Loco o a la
Liebre de Marzo para saber dónde está el Conejo, pero no le ayuda a encontrarlo.
Tomando su propio camino, Alicia se encuentra con ambos, junto con el
Lirón, en medio de la celebración de una fiesta de té "sin cumpleaños". El Sombrerero y la Liebre piden a Alicia que les explique su situación, Alicia lo intenta, pero se frustra por sus interrupciones y su lógica absurda.
Cuando se dispone a marcharse, aparece el Conejo y el Sombrerero intenta reparar su reloj de bolsillo, lo que provoca su destrucción. Alicia intenta seguir al Conejo después de que este sea expulsado del local, pero decide volver a casa. Desgraciadamente, su entorno cambia por completo, dejándola perdida en el bosque.
El Gato de Cheshire reaparece ante la abatida Alicia y le ofrece un camino hacia la acalorada
Reina de Corazones, la única en el País de las Maravillas que puede llevarla a casa. En el laberíntico jardín de la Reina, Alicia es testigo de cómo esta -a quien el Conejo sirve de chambelán- condena a decapitación a un trío de naipes por pintar de rojo unos rosales blancos plantados por error.
La Reina invita a una reacia Alicia a jugar contra ella en un partido de croquet, en el que se utilizan flamencos vivos, guardianes de naipes y erizos como equipo. El equipo amaña el juego a favor de la Reina. El Gato aparece de nuevo y le juega una mala pasada a la Reina, tendiéndole una trampa a Alicia para que la incriminen. Antes de que la Reina pueda sentenciarla a la decapitación, el Rey sugiere un juicio formal.
En el juicio de Alicia, el Gato provoca más caos, haciendo que Alicia lo señale, provocando el pánico de uno de los testigos, el Lirón. Mientras la Reina condena a Alicia a la decapitación, Alicia come los trozos de seta para crecer, intimidando momentáneamente al tribunal. Sin embargo, el efecto del hongo es efímero, obligando a Alicia a huir a través del deteriorado reino con una gran multitud en su persecución. Cuando Alice llega a la pequeña puerta que encontró, se ve a sí misma durmiendo a través del ojo de la cerradura. Alicia sale de su sueño y regresa a casa para tomar el té con su hermana.