Когда Алиса снова попадет в Подземелье, она обнаружит, что Шляпник, которого играет Джонни Депп, еще более безумен, чем прежде — он стал нормальным, а для него это настоящее безумие. В образе мягкой и добросердечной Белой Королевы, по совместительству красивой младшей сестры коварной Красной Королевы, мы снова увидим прелестную Энн Хэтэуэй. Красную же Королеву сыграла, естественно, бывшая жена режиссера фильма Тима Бертона Хелена Бонем Картер. Она по-прежнему отличается злобным нравом и исключительной нетерпеливостью и презирает свою младшую сестренку Мирану.
Миа Васиковска, как и в первом фильме «Алиса в стране чудес» играет Алису Кингсли - большую мечтательницу , готовую к любым приключениям, своенравную молодую девушку, хотя и воспитанную в строгих нравах викторианской эпохи. Когда Алиса впервые попала в Подземелье, она была совсем ребенком, сейчас же она — взрослая девушка, которая все время пытается балансировать между непреодолимым любопытством и стремлением оправдать ожидания и надежды близких.
К актерскому составу в сиквеле «Алисы...» присоединился Саша Барон Коэн в роли персонажа по имени Время. Это магическое существо, восседающее на черном троне в замке Бесконечности. Время владеет Хроносферой. Эта крутящаяся металлическая штуковина находится в Башне Главных Часов замка, и повелевает временем. Тот, кто завладеет Хроносферой, сможет отправиться в путешествие по Океану времени в прошлое.
Персонаж в исполнении Риса Иванса — Заник Хайтопп, отец Безумного Шляпника, также впервые появляется на экране. Он очень консервативен и страшно требователен к своему сыну. Зато другие знакомые герои, среди которых пузатые близнецы Труляля и Траляля, собака-ищейка Байярд, Мартовский Заяц и отважная Мышь-Соня, будут по-прежнему сопровождать Алису в ее приключениях.
