El director Tim Burton aporta su estilo marcadamente imaginativo al entrañable clásico de Roald Dahl Charlie y la fábrica de chocolate, sobre el excéntrico chocolatero Willy Wonka (JOHNNY DEPP) y Charlie Bucket (FREDDIE HIGHMORE), un bondadoso niño de familia pobre que vive a la sombra de la extraordinaria fábrica de Wonka.

La mayoría de las noches en el hogar de los Bucket, la cena es un tazón de sopa de repollo aguada que el joven Charlie comparte con mucho gusto con su madre (HELENA BONHAM CARTER), su padre (NOAH TAYLOR), sus dos abuelos y sus dos abuelas. La suya es una vieja casa diminuta, destartalada y con corrientes de aire, pero está llena de amor. Todas las noches, lo último que Charlie ve desde su ventana es la gran fábrica, y se queda dormido soñando con lo que habrá dentro.

Desde hace casi quince años, nadie ha visto entrar o salir de la fábrica a un solo trabajador, y tampoco han visto al propio Willy Wonka, y sin embargo, misteriosamente, se siguen elaborando grandes cantidades de chocolate que se envían a tiendas de todo el mundo.

Un día Willy Wonka hace un anuncio trascendental. Abrirá su famosa fábrica y revelará "todos sus secretos y su magia" a cinco afortunados niños que encuentren unos billetes dorados escondidos en el interior de cinco chocolatinas Wonka elegidas al azar.

Nada haría más feliz a la familia de Charlie que verle ganar, pero tiene muy pocas posibilidades, ya que sólo se pueden permitir comprar una chocolatina al año, para su cumpleaños.

En efecto, una a una se divulgan noticias en todo el mundo sobre los niños que encuentran los billetes dorados y la esperanza de Charlie es cada vez más débil. Primero está el glotón Augustus Gloop, que no piensa más que en meterse dulces en la boca todo el día, seguido por la mimada Veruga Salt, a la que le dan ataques si su padre no le compra todo lo que quiere. A continuación está Violeta Beauregarde, campeona en masticar chicle a la que sólo le importan los trofeos de su vitrina, y finalmente el hosco Mike Tevé, que siempre está alardeando de que es más inteligente que nadie.

Pero entonces sucede algo maravilloso. Charlie encuentra una moneda en la calle nevada y va a la tienda más cercana para comprar una Delicia Wonka de Suculento Dulce de Leche, pensando sólo en el hambre que tiene y en lo rica que estará. Ahí, bajo el envoltorio hay un destello dorado. Es el último billete. ¡Charlie va a ir a la fábrica! Su abuelo Joe (DAVID KELLY) está tan entusiasmado por la noticia que salta de la cama como si de repente fuera varios años más joven, recordando una época más feliz cuando trabajaba en la fábrica, antes de que Willy Wonka cerrara para siempre sus puertas a la ciudad. La familia decide que el abuelo Joe debería ser el que acompañe a Charlie en esta aventura irrepetible.

Una vez dentro, Charlie se queda deslumbrado por una visión sorprendente tras otra. Maravillosos y relucientes artilugios inventados por el propio Wonka giran, saltan y silban, produciendo delicias comestibles siempre nuevas y diferentes. Equipos de alegres Oompa-Loompas extraen montañas de caramelo de dulce de leche al lado de una espumosa cascada de chocolate o navegan en un barco traslúcido de caramelo hilado y con cabeza de dragón por un río de chocolate, pasando por delante de retorcidos árboles de bastones de caramelo y de hierba de azúcar mentolado comestible. Bombones de cereza y malvavisco crecen en arbustos, maduros y dulces. En otra parte, cien ardillas adiestradas sobre cien diminutos taburetes pelan frutos secos para las chocolatinas más rápidamente que cualquier máquina, y el propio Wonka pilota un imposible ascensor de cristal que se mueve vertiginosamente de lado, en diagonal y en cualquier dirección que se os ocurra por la enorme y fantástica fábrica.

El propio Willy Wonka es casi tan enigmático como sus extravagantes inventos, un anfitrión cortés pero muy poco convencional. No piensa en casi nada salvo en golosinas - excepto, de vez en cuando, cuando de repente parece estar pensando en algo que sucedió hace mucho tiempo, de lo que nos es capaz de hablar. Se dice que Wonka no ha salido de la fábrica en años. Quién es realmente y por qué ha dedicado su vida a hacer dulces es algo que Charlie sólo puede adivinar.

Entretanto, los otros niños resultan ser un grupo de malcriados, tan poseídos de sí mismos que apenas aprecian la maravilla de las creaciones de Wonka. Uno a uno, su personalidad glotona, mimada, mezquina o sabelotodo les llevan a todo tipo de problemas que les obligan a abandonar la visita antes de que haya terminado.

Cuando sólo queda el pequeño Charlie Bucket, Willy Wonka revela el secreto final, el premio más fabuloso de todos: las llaves de la propia fábrica. Largo tiempo aislado de su propia familia, Wonka cree que es hora de encontrar un heredero para su imperio de golosinas, alguien en quien pueda confiar para continuar el trabajo de su vida y por eso ideó este complicado concurso para elegir a ese niño especial.

Lo que nunca espera es que su acto de inmensa generosidad le reporte a cambio un regalo aún más valioso.