Charlie adındaki fakir bir çocuk, dünyaca ünlü çikolata üreticisi Willy Wonka'nın düzenlediği altın bilet yarışmasını kazanır. Bu bilet, ona ve diğer dört şanslı çocuğa yıllardır kapalı olan gizemli çikolata fabrikasını gezme fırsatı verir. Fabrikanın kapıları ardına kadar açıldığında, içeride onları bambaşka bir dünya beklemektedir.

Fabrika turları boyunca çocuklar, devasa çikolata nehirleri, yenilebilir mantarlar ve uçan asansörler gibi olağanüstü icatlarla karşılaşır. Ancak her bölümde, Wonka'nın hazırladığı sürpriz sınavlar gizlidir. Augustus Gloop çikolata nehrine düşer, Violet Beauregarde yaban mersinine dönüşür, Veruca Salt çöplerin içinde kaybolur ve Mike Teavee televizyona hapsolur. Bu kazalar, çocukların şımarıklık, açgözlülük ve sabırsızlık gibi kusurlarını açığa çıkarır.

Charlie, tüm bu karmaşanın ortasında sakin ve nazik tavrını korur. Diğerlerinin aksine, fabrikanın büyüsüne saygı duyar ve Wonka'nın kurallarına uyar. Turun sonunda Wonka, Charlie'yi fabrikanın yeni varisi olarak seçer. Bu yolculuk, Charlie'ye hayal gücünün ve iyi kalbin en değerli hazineler olduğunu öğretir.