อลิซ คิงส์ลีย์ (มีอา วาซิโคว์สก้า) ใช้เวลา 2-3 ปีที่ผ่านมา เดินตามร้อยเท้าของพ่อ โดยออกเดินเรือไปสู่ทะเลกว้าง เมื่อเดินทางกลับสู่ลอนดอน เธอได้พบกับกระจกมหัศจรรย์ และได้กลับไปอาณาจักรมหัศจรรย์แห่งอันเดอร์แลนด์และเพื่อนของเธอ แฮทเทอร์ (จอห์นนี เดปป์) ที่ตอนนี้ไม่เป็นตัวของตัวเองเพราะเสียใจเรื่องครอบครัว มิราน่า (แอนน์ แฮททาเวย์) จึงส่งอลิซออกเดินทางเพื่อไปขอยืมเครื่องย้อนเวลา เพื่อที่จะช่วยเหลือครอบครัวของแฮทเทอร์ โดยหารู้ไม่ว่า แม้จะสามารถย้อนเวลาไปได้ แต่อดีตเป็นสิ่งที่ไม่สามารถแก้ไขได้