ALICJA (Mia Wasikowska, w polskiej wersji Marta Wierzbicka) to 19-letnia dziewczyna, która zastanawia się nad swoją przyszłością. Jest niezależna; czuje się uwięziona wśród arystokratek z wiktoriańskiego Londynu, osób o wąskich horyzontach. Alicja Kingsleigh nie jest do końca pewna, jak pogodzić swe marzenia z oczekiwaniami jej bliskich... Po śmierci ukochanego ojca Alicji odbywa się garden party, na którym bohaterka pojawia się ze swoją matką i siostrą. Nie wie jednak, że podczas przyjęcia mają się odbyć jej zaręczyny. W momencie, gdy nudny i arogancki Hamish Ascot oświadcza się Alicji, dziewczyna zauważa Białego Królika w kamizelce i z kieszonkowym zegarkiem, biegającego po ogrodzie. Natychmiast rzuca się w pościg za zwierzątkiem i poprzez króliczą norę dostaje się do Podziemia, miejsca, które po raz pierwszy odwiedziła, będąc jeszcze dzieckiem (nazywała je Krainą Czarów). Choć nie pamięta ani krainy, ani jej mieszkańców, spotyka przyjaciół z dzieciństwa - gąsienicę Absolema, Kota z Cheshire, Dyludyludi i Dyludyludam, no i oczywiście szalonego Kapelusznika - i poszukuje swego przeznaczenia.
KAPELUSZNIK (Johnny Depp, w polskiej wersji Cezary Pazura) nie nosi serca na dłoni - jego ciągle zmieniający się nastrój jest widoczny w jego ubiorze i na jego twarzy. Z niecierpliwością oczekuje powrotu Alicji - to właśnie on jest najprawdopodobniej jej najlepszym przyjacielem, który wierzy w nią nawet wtedy, gdy nikt inny nie ma już nadziei. Nie boi się nikogo, chroni ją, narażając siebie samego. Kiedyś był dumnym kapelusznikiem Białej Królowej, został jednak zatruty rtęcią podczas pracy i dziś nie czuje się najlepiej.
KOT Z CHESHIRE (głos podkłada Stephen Fry, w polskiej wersji Jan Peszek) jest wytwornym, pręgowanym kotem, obdarzonym umiejętnością teleportacji. Ma spokojną, swobodną zmysłowość oraz uwodzicielski uśmiech, którym maskuje tchórzostwo. Alicja poznaje Kota, gdy jego głowa pojawia się podczas ataku złego Bandzierchlasta w Tugley Wood. Kot chce wylizać rany na jej ręce i w ten sposób oczyścić je. Alicja odmawia, ale udaje się z nim na Obłędną Herbatkę do Kapelusznika. Podczas przyjęcia gospodarz obwinia Kota o to, że opuścił Krainę w dniu, w którym Czerwona Królowa objęła władzę. Za pomocą cylindra, a także swych niezwykłych umiejętności, Kotu udaje się odkupić winy.
MARCOWY ZAJĄC (głos podkłada Paul Whitehouse, w polskiej wersji Grzegorz Pawlak) - to do jego domu Kapelusznik zaprasza gości na herbatę. Ogarnięty paranoją, pełen niepokoju i lekko zwariowany, wiecznie wykręca łapy i uszy; rzuca też dzbankami do herbaty i innymi przedmiotami. Jest miłośnikiem dobrej kuchni i jednym z niewielu mieszkańców Podziemia, którym udaje się wyrwać ze szponów Czerwonej Królowej.
ZELŻBIETA, CZERWONA KRÓLOWA (Helena Bonham Carter, w polskiej wersji Katarzyna Figura) jest władczynią Podziemia, trzymającą całą Krainę żelazną ręką. Ze swoją ogromną głową, wybuchowym charakterem i skłonnością do skazywania ludzi na ścięcie, terroryzuje poddanych. - Ona z pewnością ma problemy emocjonalne - mówi Bonham Carter. - Traci cierpliwość z byle powodu. Jej napady złości przypominają zachowanie dwuletniego dziecka. Jej młodsza siostra, Biała Królowa, ma zamiar pozbawić ją tronu i korony, które Czerwona Królowa zagarnęła dla siebie.
WALET KIER - SKAZEUSZ (Crispin Glover, w polskiej wersji Bartłomiej Topa) jest dowódcą armii Czerwonej Królowej. Mierzy ponad dwa metry, jego twarz pokrywają blizny, a jego lewe oko przykrywa przepaska w kształcie serca. Skazeusz to arogancki, cwany osobnik, ślepo posłuszny Czerwonej Królowej. Tylko on jest w stanie ją uspokoić i zapobiec huśtawce jej nastrojów. - Skazeusz jest kimś więcej, niż tylko dowódcą wojsk Czerwonej Królowej. Ponieważ jego pani gwałtownie reaguje na poczynania swoich poddanych, on musi zachowywać się bardzo dyplomatycznie - mówi Glover. Mroczna strona jego charakteru wyłania się z ciemności korytarzy zamku...
BIAŁY KRÓLIK (głos Michaela Sheena, w polskiej wersji Krzysztof Dracz) zawsze się spóźnia, za każdym razem dokądś się spieszy, ciągle dokądś pędzi. Obarczony zadaniem odnalezienia Alicji i ponownego sprowadzenia jej do Podziemia, aby mogła wypełnić swoją misję ocalenia Krainy, zjawia się na przyjęciu ogrodowym, aby dziewczyna przez króliczą norę wróciła do przyjaciół z dzieciństwa. - To bohater pełen ciepła - wyznaje Sheen - lecz jednocześnie potrafi być pedantyczny i surowy w stosunku do Alicji. Jest nerwowy, zawsze obawia się, że dokądś nie zdąży. Czas jest dla niego niezmiernie ważnym czynnikiem, ale w razie potrzeby potrafi być bardzo odważny.
MNIAMAŁYGA (głos Barbary Windsor, w polskiej wersji Jadwiga Jankowska-Cieślak) jest zawadiacką myszą, która nosi bryczesy. Nie jest w stanie uwierzyć, że Biały Królik odnalazł właściwą Alicję - tę, która jest w stanie przywrócić Podziemiu jego dawny blask. Cieszy się, gdy może użyć szpilki od kapelusza, aby ukłuć biedną dziewczynę w łokieć, gdy ta będzie twierdzić, że to tylko sen. Ale właśnie to małe zwierzątko przychodzi na ratunek Alicji, gdy grozi jej niebezpieczeństwo ze strony okrutnego stwora Bandzierchlasta. Lojalność myszy względem Kapelusznika jest niekwestionowana - nie zawaha się stanąć u jego boku nawet w obliczu śmierci.
ABSOLEM, PAN GĄSIENICA (głos Alana Rickmana, w polskiej wersji Miłogost Reczek) jest wszechwiedzącym i jedynym strażnikiem Wyroczni, starożytnego dokumentu, który opisuje każde znaczące wydarzenie w Podziemiu, mające miejsce w przeszłości, teraźniejszości i przyszłości. Biały Królik oraz Dyludyludi i Dyludyludam zabierają Alicję na spotkanie z Absolemem, aby upewnić się, czy rzeczywiście jest ona tą samą dziewczynką, która odwiedziła Podziemie jako dziecko i czy to jej przeznaczeniem jest pomóc mieszkańcom Krainy. Docierają do pełnego grzybów lasu, spowitego gęstym dymem. Na miejscu zastają potężną, siedzącą na czubku grzyba gąsienicę. Kilkakrotnie Absolem zmusza Alicję do tego, aby lepiej poznała samą siebie, zadając jej to samo podchwytliwe pytanie: Kim jesteś?
MIRANA, BIAŁA KRÓLOWA (Anne Hathaway, w polskiej wersji Małgorzata Kożuchowska) jest młodszą siostrą Czerwonej Królowej. Wydaje się być samą słodyczą, jednak w głębi jej duszy kryje się również nieco mroku. - Nie powinniśmy zapominać o tym, że ma w sobie te same geny, co Czerwona Królowa - mówi Hathaway. - Ciemna strona ją pociąga, ale boi się pójść zbyt daleko złą ścieżką, dlatego też stara się sprawiać wrażenie osoby dobrej i szczęśliwej. Gdy Alicja wraca do Podziemia, Biała Królowa bierze ją pod swoje skrzydła, ofiarowując ochronę, chociaż jej intencje nie są całkowicie altruistyczne.
DYLUDYLUDI i DYLUDYLUDAM (Matt Lucas, w polskiej wersji Jan Wecsile) są pulchnymi bliźniakami, którzy nigdy się ze sobą nie zgadzają, a ich zagmatwany trajkot nie ma żadnego sensu dla nikogo, oprócz nich samych. Po przybyciu do Podziemia Alicja udaje się do braci po dalsze wskazówki. Niewinni i infantylni, kochani i uroczy, mają dobre intencje, ale ich pomoc jest zaledwie symboliczna, ponieważ ich sposób mówienia jest jedną wielką zagadką.
BANDZIERCHALST jest obrzydliwym, śliniącym się, cuchnącym stworem, o wielkim, brudnym cielsku i spłaszczonej twarzy, przypominającej pysk buldoga. Uderzenie jego długich szponów pozostawia Alicji bolesną pamiątkę po okrutnych rządach Czerwonej Królowej.
POSOKOWIEC BAYARD (głos Timothy'ego Spalla, w polskiej wersji Zbigniew Konopka) służy Czerwonej Królowej, lecz wbrew własnej woli. Obawia się, że jego uwięzionej wraz ze szczeniakami żonie stanie się krzywda, jeśli nie będzie wypełniał rozkazów Skazeusza. Dowodzi swojej potajemnej lojalności wobec ruchu oporu w Podziemiu, stając się zarówno sojusznikiem Alicji, jak i dość przydatnym środkiem transportu.
DODO (głos Michaela Gough, w polskiej wersji językowej Włodzimierz Bednarski) jest jednym z pierwszych mieszkańców Podziemia, którego Alicja spotyka, przybywając do baśniowej Krainy. Jest również jednym z najstarszych bohaterów. Nosi okulary i chodzi o lasce. Spokojny, mądry, kładzie kres sprzeczce mieszkańców Podziemia na temat tożsamości Alicji, sugerując przedstawienie jej Absolemowi, który jest jeszcze mądrzejszy od niego.
