Чарли Бакет – мальчик из бедной семьи, которого едва ли может позволить обеспечить себя едой. Чарли любит шоколад, но на протяжении всей жизни он получает только одну плитку шоколада один раз в год – на собственный день рождения. Он проживает в пределах видимости шоколадной фабрики, принадлежащей известному шоколаднику Вилли Вонке, но владелец на протяжении последних 10 лет закрыл своё производство для мира.
Газетное обьявление от Вонки говорит о том, что он откроет свою фабрику для частной экскурсии, хотя в нее смогут войти только пятеро детей. Эти дети будут допущены, если у них есть приглашения под названием "Золотой билет", но эти билеты скрыты внутри плиток шоколада, и никто не знает, в каких шоколадках находятся эти «пропуски». В качестве дополнительного стимула детям, которые найдут Золотые «пропуска», обещан бесконечный запас шоколада после окончания экскурсии. У Чарли небольшые надежды сыскать Золотой билет, так-как он получает имеет только одну плитку в год.
Через несколько дней после громкого объявления Вонки, Чарли прочитал серию газетных статей о детях, что нашли "Золотые билеты". Первый билет принадлежит Августусу Глупу, страдающему ожирением мальчику с хронической проблемой переедания. Второй билет достается Веруке Солт, испорченной, злой девушке. У Чарли все еще есть шанс найти Золотой билет, пока он не откроет свою специальную шоколадку на день рождения и не найдет ничего, кроме шоколада внутри. Вайолет Борегард находит третий билет. Она грубая девушка, которая постоянно жует жвачку. Майк Тив, ребенок, помешанный на просмотре телевизора, находит четвертый билет.
Чарли находит долларовую купюру на тротуаре и использует ее для покупки двух шоколадок. Вторая плитка содержит пятый и заключительный Золотой билет, в котором говорится, что дети могут взять с собой до двух членов семьи, чтобы приглядывали за ними во время экскурсии по заводу. На следующее утро Чарли и его дедушка Джо отправляются на фабрику Вонки и встречаются внутри вместе с четырьмя другими владельцами билетов. Вонка ведет гостей в подземную часть фабрики под названием "Шоколадная комната". Зал спроектирован так, чтобы выглядеть как открытый пейзаж с деревьями, цветами и водопадом, но Вонка сделал всю сцену из конфет и шоколада. Чарли и другие дети видят в шоколадной комнате людей размером с куклу, и Вонка объясняет, что это Умпа-Лумпа, которую он спас из опасной страны Лумппаленд. Умпа-Лумпы согласились работать на Вонку и жить на его фабрике в обмен на безопасный дом и бесконечные поставки их возлюбленного лакомства, какао-бобов.
Пока говорит Вонка, Август Глуп начинает пить из шоколадной речки, несмотря на предупреждения не делать этого. Август падает в реку, где течение вытягивает его через серию стеклянных труб. Вонка заверяет всех, что Августу не будет нанесен вред, и Умпа-Лумпа ведет мистера и миссис Глуп в Мадж-комнату, куда их сын скоро прибудет. Экскурсия продолжается без семьи Глупа. Гости спускаются на борт яхты из розовых конфет и спускаются вниз по шоколадной реке.
Все выходят в Изобретательскую комнату. Вонка показывает детям несколько своих новых конфет. Вопреки совету Вонки, Вайолет Борегард хватает кусочек экспериментальной жвачки и жует ее. Вайолет становится голубой и набухает, пока не становится похожей на гигантскую чернику. Некоторые Умпа-Лумпы катят Вайолет в комнату соковыжималку, где она будет сжиматься, пока не вернется к своему обычному размеру. Борегарды следуют за Умпа-Лумпа до Соковой комнаты, пока остальные гости продолжают экскурсию.
В "Ореховом зале" гости видят 100 белок за работой обстукивающих грецкие орешки. Верука Солт требует, чтобы ее отец купил ей дрессированную белку. Когда Вонка отказывается продавать грызунов, Верука бросается вперёд, чтобы схватить их. Вместо этого белки хватают Веруку, постукивают по голове, чтобы определить, плохой ли «орех», и бросают в мусорный тонель. Белки также толкают мистера и миссис Солт в мусорный желоб. Экскурсия продолжается без них.
Остальные гости едут на стеклянном лифте в Телевизионно-шоколадный зал. Майк Тив не подчиняется Вонке и посылает себя через телевизионную машину, которая испаряет и снова собирает крупные объекты. Майк превращается в 1-дюймовую версию себя самого. Вонка отправляет семью Тивов в место, где Майк может быть растянут до своего первоначального размера.
Чарли и его дедушка - единственные оставшиеся гости. Вместе они заходят в большой стеклянный лифт и, врезаясь в крышу, улетают с фабрики. Лифт пролетает над входом на завод, откуда Чарли видит, как уходят другие дети. Все они невредимы, но ожирение Августа Глупа было сожжено до тех пор, пока он не стал худощавым. Вайолет Борегард имеет фиолетовую кожу. Верука покрыта отходами, а Майк Тив растянулся до ужасающе высокого роста.
Когда над городком пролетает этот чудесный лифт, Вонка утверждает, что он рад, что Чарли любит его фабрику. Вонка планирует отдать фабрику Чарли, который, как планируется, будет вести бизнес, когда он выростет. Вонка говорит, что Чарли нужно перивести всю свою семью проживать на фабрике. В доме Чарли Вонка провожает всю семью в лифт, и они улетают в свою новую обитель.