小查理生长的一个小镇里有一个全世界最大的巧克力工厂，工厂由一个伟大的巧克力发明家、制造商威利・旺卡所拥有。工厂非常神秘，大门紧锁，全镇子的人从来没有看见有人从大门进去或出来过。有一天，威利・旺卡先生发出告示，将有五位幸运的孩子获得参观巧克力工厂的特权，同时还能得到足够吃一辈子的巧克力糖和其他糖果。全世界购买旺卡巧克力的孩子都有机会。前提是藏在包装纸里的五张金券，谁获得金券谁就是幸运儿。
偶然的机会，查理得到了一张金券。参观工厂的过程是一次奇特的经历。每个参观者都感到了无限着迷、狂喜、好奇、惊讶和迷惑不解。即使做最荒诞的梦也想象不出这样的事情。飞瀑而下的巧克力瀑布，流漫着棕色糖浆的河，大片大片的口香糖草地，还有牛奶糖堆成的山。工厂里的工人全是来自蛮荒丛林的酷爱巧克力的矮人国的小矮人。
巨大的诱惑使得其他四个孩子失去了自制，他们或掉进了巧克力河、或变成了糖果、或被送进了垃圾炉、或钻进了电视变成了信号微粒，这一切小查理均不为所动。最不可思议的意外留到了最后……