제과업계의 귀재 윌리 웡카가 놀랄 만한 소식을 갖고 온다. 어린이 다섯 명에게만 공장을 견학할 수 있는 기회를 준단다. 숨겨져 있던 공장의 모든 제조비법과 신기한 기술을 알려주고 평생 먹을 수 있는 초콜릿과 사탕을 기념품으로 준다고 한다. 초대장을 발견한 다섯 아이가 웡카의 초콜릿 공장에 들어간다. 네 명은 부자 부모의 힘으로 초콜릿을 많이 사서 초대장을 찾았지만 가난한 찰리는 운 좋게 돈을 주워서 황금 초콜릿을 얻는다. 초콜릿 공장을 견학하던 중 욕심 부린 아이, 버릇없는 아이, 말을 제대로 듣지 않은 아이 등이 탈락하고 찰리만 남는다. 찰리와 할아버지는 윌리 웡카의 진솔한 이야기를 듣고 초콜릿 공장을 맡아달라는 부탁을 받는다.