《爱丽丝梦游仙境》於1865年出版。故事原形乃是1862年7月4日，作者与鲁宾逊·达克华斯（Reverend Robinson Duckworth）及三位女孩於泰晤士河（River Thames）同游。三位女孩当中，有一位名叫爱丽丝·李德尔（Alice Liddell）；她们的父亲正是兼任牛津大学副校长、基督城教长及威斯敏斯特学校（Westminster School）校长的亨利·乔治·李德尔（Henry George Liddell）。
他们由牛津附近的Folly Bridge开始，划船到五哩外一条名叫Godstow的村庄。途中，他们为了消磨时间，道奇森就在船上向三位女孩讲了一个应她们要求「越荒诞越好」的幻想冒险故事，而故事的主角正好就是他最疼爱的三姊妹之中的二女儿爱丽丝·李德尔。
三位女孩都很喜欢这个奇妙的故事，事後同船的友人，以及与故事主角同名的爱丽丝·李德尔更希望道奇森能把故事写下来。道奇森虽然当晚就把故事记录下来，但之後又拖延超过二年，增补新情节与多首诗，才终於完成该作品。他於1864年11月26日把手写原稿连同亲手绘画的插图，一并送给爱丽丝·李德尔。最初，他的原稿命名为《爱丽丝地底之旅》。一些爱丽斯故事的研究者如马丁·加德纳（Martin Gardner）估计，道奇森可能还有较早的手稿，但他抄了更完整的版本之後，便将初稿毁掉。不过，此推断仍未得到初步的证实。
事实上，道奇森将原稿送予爱丽丝以前，已经将其由15,500字扩展至25,500字字，并准备将作品发布；其中，他花了大量笔墨於柴郡猫（Cheshire Cat）及疯狂下午茶（A Mad Tea Party）等章节。他亦与负责插画的政治讽刺漫画家约翰·田尼尔（John Tenniel）密切合作，於1856年，他终於以笔名路易斯·卡罗（Lewis Carroll）出版《爱丽丝梦游仙境》。
由於田尼尔对插画的印刷素质并不满意，於是他们决定收回***二千册初版，而新版於同年12月就印刷好。初时，道奇森授权予纽约阿普顿出版社（Appleton）印刷初版。其实，除了出版社不同外，初版的钉装与1866年由麦克米伦（Macmillan）出版的没有两样。
尽管一开始评论家给予的评价普遍不佳，称之为「毫无条理、一群怪人的疯人疯语」，但《爱丽丝梦游仙境》的故事却意外大受欢迎，其天马行空、奇想天外的剧情，以及令人拍案的双关语、谐音语言游戏，多首恶搞当代著名鹅妈妈童谣或诗歌的胡闹诗（nonsense verse），让它很快便广受喜爱，就连当时的维多利亚女王（Queen Victoria）和年轻的奥斯卡·王尔德（Oscar Wilde）都是它的狂迷，而出版社当然忙著加印。至今，《爱丽丝梦游仙境》已经被翻译成125种语言，版次过百，又多次被拍成电影。
多年以来，《爱丽丝梦游仙境》成为大量舞台剧、电影及电视节目的蓝本。同名书有时亦把续集《爱丽丝镜中奇遇》包含在内。