Жизнь 19-летней Алисы Кингсли принимает неожиданный оборот. На викторианской вечеринке, устроенной в её честь, Алисе делает предложение Хэмиш, богатый, но глупый сын лорда и леди Эскот. Не дав ответа, девушка убегает и идёт за кроликом, замеченным ею на лужайке. Кролик как кролик, вот только он одет в камзол и всё время смотрит на карманные часы.
Алиса гонится за Белым Кроликом через весь луг и видит, как он исчезает в кроличьей норе. Затем, неожиданно, Алиса падает туда сама, летит вниз по странному, сказочному туннелю и приземляется в круглом зале со множеством дверей. Выпив из бутылки с надписью «ВЫПЕЙ МЕНЯ», она уменьшается в размерах, а откусив от пирожного с надписью «СЪЕШЬ МЕНЯ» — вырастает. Наконец, миновав череду злоключений, Алиса попадает через одну из дверей в чудесный фантастический мир, который его обитатели называют Подземной страной.
Там её ждёт целый парад колоритных персонажей: хвастливая Соня, сумасшедший Шляпник, глумливый Чеширский Кот, накурившаяся кальяном гусеница по имени Абессалом, жутковатая Белая Королева и её злобная сестра, Королева Червей, вздорная и раздражительная правительница Подземной страны.

В бёртоновской «Алисе» сохранились персонажи, элементы фабулы и центральные темы книг Льюиса Кэрролла, но это совершенно новая история. Алиса возвращается в Страну Чудес, где она уже была в детстве, вот только никаких воспоминаний о своих прежних приключениях у неё не осталось.
Исполнительница главной роли Миа Васиковска, первая из объявленных прессе актеров, занятых в проекте, была утверждена за четыре месяца до начала съемок.
Пробы на роль Алисы проходила известная молодая актриса Дакота Блю Ричардс. Однако из-за разницы в возрасте (сценарий предусматривал 18-летнюю героиню) и ряда сюжетных поворотов, включающих любовный роман с Сумасшедшим Шляпником (Джонни Депп), 14-летней (на тот момент) Блю Ричардс было отказано.
Джонни Депп пошутил в одном из интервью, что мог бы сыграть все роли в этом мультфильме. Впоследствии он был выбран на роль Сумасшедшего Шляпника.
Фильм основан на одноименной сказке Льюиса Кэрролла и её продолжении «Алиса в Зазеркалье».
Съёмки с живыми артистами продолжались всего 40 дней.
На роль Алисы пробовались Аманда Сейфрид и Линдси Лохан.
Рост Мии Васиковской, которая играет Алису, 5 футов и 4 дюйма в реальной жизни. По ходу фильма рост Алисы все время меняется – от 6 дюймов до 20 футов. Много работы было над тем, чтобы использовать больше практические методы изменения роста, нежели спецэффекты, часто Алисе (Мии Васиковской) приходилось использовать ходули, чтобы быть выше остальных.
Музыку к фильму написали известные рок-группы Tokio Hotel и Franz Ferdinand, а также канадская певица Аврил Лавин и вокалист группы Cure Роберт Смит.
Для фильма было построено всего лишь 3 декорации.

Флинн создал КЛУ в 1984 году, поэтому программа остаётся оцифрованной версией своего 35-летнего создателя. Благодаря удивительным новым технологиям Бриджеса удалось «омолодить» на 30 лет.
Джефф Бриджес – первый актёр в истории кино, который встречается на экране с омоложенной версией самого себя.
«Выпрямитель», боевой корабль КЛУ, размерами втрое превосходит авианосец. Вся армия узурпатора находится на его борту.
Шлемы, которые носят Фрэйн и другие актёры, были специально разработаны художниками по костюмам, чтобы соответствовать характерам и образам каждого героя фильма. Бутафорских шлемов на съёмках не было.
Программы, служащие Клу, выделены особой цветовой гаммой: их костюмы и транспортные средства освещены оранжевым, красным и жёлтым. Обычные обитатели Сети носят холодные цвета: белый, голубой и серебряный.
Чтобы надеть костюм обитателя Сети, требовалось много времени и сил, поэтому на съёмках использовались специальные инверсионные столы, чтобы Гарретт (и другие актёры) могли отрываться от земли и уклоняться в разные стороны, не нанося вреда костюму.
Готовясь к роли Сэма, спортсмена-экстремала, Хедлунд проходил тренировки по управлению мотоциклом, рукопашному бою, хождению по проволоке, капоэйре и паркуру.
Хедлунд и Оливия Уайлд мечтали поработать вместе с тех пор, как познакомились 7 лет назад, когда оба ещё дебютировали в кино.
Оливия Уайлд проявила такие способности к боевым искусствам, что удивила даже каскадёров. Они советовали ей продолжить тренировки после окончания съёмок.
Готовясь к роли, Оливия Уайлд отрабатывала каждую боевую стойку и каждый трюк вместе с Хедлундом – но, пока не были готовы костюмы, она репетировала босиком, и позже ей пришлось переучиваться, чтобы поставить Куорру на высокие каблуки.
Майкл Шин посмотрел оригинальный фильм «Трон» в Уэльсе, когда ему было 12, и стал верным фанатом фильма. Тогда он даже не подозревал, что ему выпадет шанс сыграть в продолжении.
Чтобы превратить актрис в Сирен, требовались 3 часа работы и усилия целой команды гримёров и парикмахеров, а также двух костюмеров.
С актрисами, игравшими Сирен, занимался хореограф, стараясь скоординировать их движения, чтобы они передвигались синхронно.
Перед тем как утвердить Гаррета Хедлунда на роль Сэма Флина, рассматривались также кандидатуры Криса Пайна, Райана Гослинга и Майкла Сталь-Дэвида.
В эпизодической роли программиста Эдварда Диллинджера снялся Киллиан Мерфи, но в титрах его фамилия не указана.
Для фильма было записано больше 100 минут музыки. В фильме примерно 60-70 отдельных декораций, 15 из которых были полностью построены на площадке.
В тайной лаборатории Флинна под залом игровых автоматов можно разглядеть кадры и предметы реквизита из первого фильма.
Световые костюмы были сделаны при помощи электролюминесцентных ламп из гибкой полимерной плёнки. Большинство облегающих костюмов были изготовлены из латексной губки, а костюмы Сирен – из спандекса, опрысканного жидкой резиной для большей гладкости.
Световые диски, созданные специально для фильма, состоят из 134 светодиодов каждый, управляются дистанционно и крепятся к костюмам при помощи магнитов. В них также находятся батарейки и вся электроника, питающая энергией светящиеся костюмы.
Диктор новостей говорит о том, что Кевин Флинн стал руководить Encom в 1982 году. В этом же году вышел первый фильм «Трон».
В одной из эпизодических ролей (бармен в клубе «End of Line») появляется Стивен Лисбергер, режиссер первой части.
Собака Сэма названа Марвином, в честь видного ученого в области искусственного интеллекта — Марвина Минского.
Участники Daft Punk — Ги-Мануэль де Омем-Кристо (фр. Guy-Manuel de Homem-Christo) и Том Бангальте (фр. Thomas Bangalter) — сыграли ди-джеев клуба «Конец строки».
«Конец строки» — название клуба, означает завершение сеанса связи в мире Сети (именно так прощалась программа Мастер-контроль в фильме «Трон»).
Персонаж по-имени Зюс (Zuse) был назван в честь создателя одного из первых компьютеров Конрада Цузе (Konrad Zuse).
Когда Сэм приезжает домой, в кадре можно заметить контейнер, с надписью Dumont. Это имя персонажа фильма 1982 года, прототипом которого стал основатель Encom.

Космический корабль с 5 000 пассажирами на борту, погруженных на время полета в искусственный сон, держит курс на планету, которая станет для них новым домом. Всё идет по плану, но из-за сбоя системы двое пассажиров неожиданно просыпаются и понимают, что до конечного пункта путешествия 90 лет пути, и им суждено остаток жизни провести вдвоем в роскошных интерьерах корабля, оснащенного по последнему слову техники. Постепенно Джима и Аврору начинает непреодолимо тянуть друг к другу, но корабль попадает в беду, и теперь в их руках — жизнь и судьба всех обитателей корабля.