Burton in Depp sta sodelovala že v številnih projektih: Edward Škarjeroki, Sweeney Todd: hudičev brivec, Čarli in tovarna čokolade, Brezglavi jezdec in Ed Wood. V večini ima Depp zelo zanimive vloge in še bolj zanimive kostume. Tako je tudi v Alici v čudežni deželi, o čemer pričajo slike Deppa kot Norega klobučarja.

Alico v filmu, ki naj bi ga videli v 3D tehniki, igra dokaj neznana avstralska igralka Mia Wasikovska (sicer stara 19 let). Rdeča kraljica je Burtnovoa življenjska sopotnica Helena Bonham Carter, Belo kraljico upodablja Anne Hathaway, Belega zajca pa Michael Sheen. Alan Rickman se je znašel v vlogi Modre gosenice, Režeča mačka pa bo Stephen Fry.