Младият Чарли Бъкет живее в бедност с родителите и бабите и дядовците си в къща близо до великолепна фабрика за шоколад, собственост на ексцентричния Уили Уонка. Въпреки ограничените ресурси на семейството, Чарли е добросърдечен и има ненаситна любов към шоколада.
Един ден г-н Уонка обявява, че провежда състезание, в което пет деца ще бъдат обиколени с екскурзовод на мистериозната му шоколадова фабрика. Златните билети са скрити в шоколадовите блокчета на Wonka по целия свят и Чарли мечтае да намери такъв.
Чарли има невероятен късмет и намира златен билет в шоколадовото си блокче. Той се присъединява към другите четири деца, всяко с различни личности и странности, в обиколката на живота си. Г-н Уонка ги води през различни магически и фантастични стаи във фабриката, включително Шоколадовата стая, Стаята за изобретяване и Стаята с ядки.
Докато изследват, другите деца, изкушени от чудесата на фабриката, се поддават на различни злополуки. Огъстъс Глуп пада в шоколадова река, Верука Солт иска Умпа-Лумпа да й бъде дадена като домашен любимец, Вайълет Борегард дъвче експериментална дъвка, която я превръща в боровинка, а Майк Тийви се миниатюризира, след като влезе в телевизор.
Чарли остава мил, честен и добре възпитан по време на турнето, демонстрирайки добрия си характер. Той се сприятелява с Oompa-Loompas, които са работниците във фабриката, и г-н Wonka се влюбва в него.
При изненадващ обрат на събитията г-н Уонка разкрива, че истинската цел на обиколката на фабриката е била да се намери подходящ наследник, който да поеме бизнеса с шоколад. Чарли се очертава като избрания благодарение на своите качества на честност и доброта.
„Чарли и шоколадовата фабрика“ е класически детски роман, който съчетава елементи от фантазия, въображение и морални поуки. Той изследва теми като доброта, алчност и значението на добрите черти на характера.