小男孩查理·巴克特和父母、爺爺奶奶、外公外婆住在一起。雖然家境貧困，巴克特一家居住在一棟搖搖欲墜的小木房里，當(dāng)相互之間和睦融洽。雖然每個(gè)夜晚，一家七口吃的晚餐都是卷心菜湯，可是小查理卻樂意與自己最心愛的人一起分享。
從巴克特一家的窗子望出去，可以看到全世界最大的巧克力工廠——旺卡巧克力工廠。工廠由一位偉大的巧克力發(fā)明人兼制造商威利·旺卡所擁有。那是座神秘的工廠大門緊鎖，15年來(lái)從來(lái)沒有看見有工人從大門進(jìn)去或出來(lái)過(guò)，可是卻能聞到濃郁的巧克力香味。工廠出產(chǎn)的旺卡牌巧克力銷往世界各地，深受孩子們的喜愛。小查理也不例外，在每個(gè)夜晚的夢(mèng)鄉(xiāng)中，他都幻想自己可以親身進(jìn)入那座工廠。
有一天，威利·旺卡先生宣布了一個(gè)告示，他將向五位幸運(yùn)的孩子開放充滿“奧秘和魔力”巧克力工廠。除了得到參觀工廠外，他們還能得到足夠吃一輩子的巧克力糖和其他糖果。全世界購(gòu)買旺卡牌巧克力的孩子都有機(jī)會(huì)，只要發(fā)現(xiàn)藏在包裝紙里的金券，誰(shuí)獲得金券誰(shuí)就是幸運(yùn)兒。不過(guò)，旺卡先生一共只準(zhǔn)備了五張金券，小查理的機(jī)會(huì)微乎其微。全世界一下子掀起了購(gòu)買旺卡牌巧克力的熱潮，幸運(yùn)兒一個(gè)又一個(gè)地出現(xiàn)了，媒體們也都在播報(bào)孩子們發(fā)現(xiàn)金券的新聞。首先是喜歡暴飲暴食的奧古斯塔斯，一個(gè)不愛思考但是喜歡每天往嘴里塞甜食的胖男孩。接下來(lái)一位是被家人寵壞的小女孩維魯卡·索爾特，要是她爸爸不給買她想要的東西，她就會(huì)耍賴，又踢又鬧吵個(gè)沒完。第三位幸運(yùn)兒是嚼口香糖冠軍維奧莉特，她只在意往自己背包里不斷地裝戰(zhàn)利品。最后一位是邁克，一個(gè)喜歡打電玩，總是喜歡炫耀自己比別人聰明的小男孩。
前四張金券都有主人了，最后的機(jī)會(huì)會(huì)降臨在小查理身上，小查理在雪地上發(fā)現(xiàn)了錢幣，于是他奔向最近的商店迫不及待地買下了旺卡牌的巧克力。很久沒有嘗到巧克力的小查理正想著這塊巧克力會(huì)是什么味道時(shí)，拆開包裝紙，發(fā)現(xiàn)下面露出了金色。這是最后一張金券。查理就要去巧克力工廠了，他的爺爺、年邁的喬·巴克特聽到這個(gè)好消息高興地從床上跳下來(lái)，他回憶起旺卡先生在關(guān)閉塔樓之前自己在巧克力工廠工作時(shí)的美好時(shí)光。全家決定讓爺爺陪伴小查理去，一塊去度過(guò)即將到來(lái)的精彩紛呈的冒險(xiǎn)時(shí)光。
參觀巧克力工廠的過(guò)程是一次奇特的經(jīng)歷。小查理、爺爺和每個(gè)參觀者都被眼前的景象和撲鼻而來(lái)的香味驚嘆不已，他們的體驗(yàn)充滿了無(wú)限的著迷、狂喜、好奇、驚訝和迷惑不解。說(shuō)得夸張一點(diǎn)，即便是做最荒誕的夢(mèng)你也想象不出這樣的事情。飛流直下的巧克力瀑布，龍頭船航行在棕色巧克力糖漿的河流，郁郁蔥蔥的口香糖草地，還有滿山遍野的牛奶糖。巧克力工廠里的工人全是來(lái)自蠻荒叢林、酷愛巧克力的矮人國(guó)的小矮人。
巨大的“糖衣炮彈”讓其他四個(gè)孩子都失去了自制，他們有的掉進(jìn)了巧克力河、有的變成了糖果，有的被送進(jìn)了廢品爐，有的鉆進(jìn)電視變成了信號(hào)微粒。對(duì)于這一切，小查理不為所動(dòng)。最不可思議的事發(fā)生在了最后。