ある日、アリスがお姉さんと芝生で午後のひと時を過ごしていました。
するとそこに服を着た白うさぎがアリスの目の前を通り過ぎました。白うさぎは懐中時計を見ながら「大変!遅刻する!」と大慌てでどこかへ走っていきます。
退屈をしていたアリスは面白いものを見つけたと言わんばかりに、白うさぎを追いかけることにしました。
野原を横切って茂みの中に入った白うさぎは、大きな穴に飛び込みました。アリスも後を追いかけ穴に飛び込みます。

長い穴を落ちた先には部屋があり、テーブルの上の小瓶に「わたしを飲んで」と書いてあったので、アリスは小瓶の中のものを飲むと体がどんどん小さくなっていきました。今度はケーキを見つけて食べると、体は部屋いっぱいの 大きさになってしましました。戻り方がわからないアリスが泣き出すと、部屋は涙で池になってしまい、また小さくなったアリスは池の中に落ちてしまいました。そこでドードー達と出会い、コーカスレースという参加者全員が優勝する競争をしました。その後も、アリスは大きくなったり小さくなったりを繰り返しました。

森を歩いていると、木の上にチェシャ猫がいて、アリスに道案内をしてくれました。そしてアリスは帽子屋と三月うさぎのいるお茶会に参加します。それはいつまでも終わらないハチャメチャなお茶会でした。
「今までで一番、バカバカしいお茶会だわ!」とプンプンしながら
お茶会を後にしたアリスはきれいな庭園にたどり着きました。
そこでは庭師たちが間違えて植えてしまった白いバラを、必死でペンキで赤く塗っていました。どうやら白いバラが女王に見つかると処刑されてしまうようです。

そこにやってきた女王はアリスを見て、クロッケーという芝生で行なう球技に誘います。ボールはハリネズミ、それを打つ棒はフラミンゴ。女王は競技中、「処刑よ!」と何人もの人に言っていました。
競技を終えたアリスが次に向かった場所は裁判所でした。そこでは、「誰が女王の作ったパイを盗んだか」という裁判が行われていました。なんと、捕まっている容疑者の近くにあの白うさぎがいました。白うさぎは片手にラッパを持ち、もうひとつの手には裁判の巻物を持っています。アリスはまた体が大きくなり出しました。その間、アリスは陪審員の質問に答えていましたが、女王は怒り「処刑よ!」と言出します。アリスに近づいてくる兵隊にアリスは「あなた達なんか、ただのトランプよ!」と言うと、トランプすべてが宙に舞い上がり、アリスに飛びかかってきました。アリスは悲鳴をあげました。半分怖くて、半分怒りながらそれをはらいのけます。
気がつくとアリスは芝生の上で、お姉さんのひざを枕にして寝ていたのでした。
アリスの上には枯れ葉がヒラヒラと舞い降りてきました。