Willy Wonka (Gene Wilder) es el excéntrico dueño de una gran fábrica de caramelos. Un día decide ofrecer a cinco niños una entrada dorada que les permitirá recorrer la dulce fábrica. Uno de los ganadores es Charlie Bucket, un niño pobre de buen corazón que espera un futuro mejor para él, para su madre y sus cuatro abuelos. Los otros ganadores resultan ser cuatro insoportables niños.

Charlie Bucket (Freddie Highmore), un niño muy bueno de una familia muy pobre, gana un concurso, junto a otros cuatro niños de diferentes partes del mundo, para disfrutar de una visita durante todo un día a la gigantesca fábrica de chocolate dirigida por el excéntrico Willy Wonka (Johnny Depp) y su equipo de Oompa-Loompas. La fábrica se parece a un mundo fantástico y mágico lleno de diferentes sabores, todos muy dulces.