Alice Kingsleigh ha pasado los últimos años siguiendo los pasos de su padre y navegando en alta mar. A su regreso a Londres, atraviesa un espejo mágico y regresa al reino fantástico del Submundo con sus amigos el Conejo Blanco, Absolem, el Gato de Cheshire y el Sombrerero Loco, que no es él mismo. El Sombrerero ha perdido su Muchosidad, por lo que Mirana envía a Alice a pedir prestada la Cronosfera, un globo metálico dentro de la cámara del Gran Reloj que alimenta todos los tiempos. Al volver al pasado, se cruza con amigos -y enemigos- en diferentes momentos de sus vidas, y se embarca en una carrera peligrosa para salvar al Sombrerero antes de que acabe el tiempo.