Когда-то на фабрике работало множество людей, но конкуренты начали похищать секретные рецепты Вонки. Тогда хозяин закрыл предприятие. Спустя некоторое время из труб фабрики снова пошёл дым, однако никто не видел работников, входящих или выходящих из здания.

Однажды Вонка объявляет невероятную новость. В пять плиток шоколада, разосланных по всему миру, спрятаны золотые билеты. Дети, которые найдут их, смогут посетить фабрику, а кроме того, получат пожизненный запас сладостей.

Начинается настоящая лихорадка.

Первый билет находит Августус Глуп — мальчик, больше всего интересующийся едой. Затем победительницей становится избалованная Верука Солт, чей богатый отец организует массовую распаковку шоколада. Третий билет достаётся Виолетте Борегард, помешанной на жевательной резинке, четвёртый — Майку Тиви, почти всё свободное время проводящему перед телевизором.

У семьи Чарли почти нет денег, поэтому он получает шоколад лишь изредка. Первые попытки найти билет заканчиваются неудачей. Но однажды мальчик обнаруживает на улице деньги и покупает плитку Вонки. Внутри оказывается последний золотой билет.

Вместе с дедушкой Джо Чарли отправляется на фабрику.

За воротами гостей встречает сам Вилли Вонка. Перед детьми открывается невероятный мир: шоколадные реки, съедобные растения, фантастические машины и комнаты, в которых создаются сладости, существование которых невозможно было даже представить.

Здесь же Чарли узнаёт тайну рабочих фабрики. Это умпа-лумпы — маленький народ, которого Вонка когда-то привёз из далёкой страны. Они живут и работают на фабрике и знают все секреты производства.

Во время экскурсии характер каждого ребёнка становится причиной неприятностей.

Августус не может удержаться возле шоколадной реки, падает в неё и оказывается втянут в трубу.

Виолетта игнорирует предупреждение Вонки и пробует экспериментальную жвачку, которая должна заменить целый обед. Из-за незавершённого рецепта девочка превращается в огромную синюю ягоду.

Верука требует подарить ей одну из специально обученных белок. Но белки решают, что сама девочка является «плохим орехом», и отправляют её в мусоропровод. Следом туда попадают её родители.

Майк Тиви заинтересовывается машиной, способной передавать шоколад через телевидение. Он сам оказывается перенесён через систему и становится крошечного размера.

В конце экскурсии остаётся только Чарли.

Тогда Вонка сообщает настоящую причину конкурса. Ему нужен наследник. Он хочет найти ребёнка, которому сможет передать фабрику и все свои секреты. Взрослый преемник, по мнению Вонки, стал бы всё делать по-своему, а ребёнка можно научить всему с самого начала.

Чарли ничего не требовал, не нарушал запретов и не пытался получить больше остальных. Именно поэтому фабрика достаётся ему.

На огромном стеклянном лифте Вонка и Чарли отправляются за семьёй Бакетов. Мальчик, который ещё недавно не имел даже достаточно еды, неожиданно становится будущим хозяином самой удивительной шоколадной фабрики в мире.

Но впереди его ждёт ещё одно приключение — потому что стеклянный лифт способен летать гораздо дальше, чем можно предположить.

Великан тоже замечает Софи. Понимая, что девочка увидела то, чего видеть не должна, он хватает её и уносит далеко от города — в Страну Великанов.

Софи уверена, что сейчас её съедят. Но её похититель оказывается совсем не таким страшным, как кажется. Он объясняет, что не ест людей. В отличие от остальных великанов, он добрый и старается никому не причинять вреда. Именно поэтому Софи начинает называть его Большим и Добрым Великаном.

Другие великаны действительно представляют ужасную опасность. Они намного крупнее БДВ и каждую ночь отправляются в разные страны, чтобы охотиться на людей. Добрый великан презирает их привычки, но физически слишком слаб, чтобы остановить своих огромных соседей.

Сам БДВ питается отвратительными овощами, растущими в Стране Великанов, и пьёт необычный шипучий напиток. Ещё у него есть занятие, о котором никто из людей не знает: он ловит сны.

Вместе с Софи великан отправляется в страну, где рождаются сновидения. Он умеет различать хорошие и плохие сны, хранит пойманные сновидения в банках, смешивает их и по ночам разносит детям. Именно это Софи и видела из окна приюта.

Девочка постепенно понимает, что БДВ необыкновенно одинок. Остальные великаны смеются над ним и издеваются над ним, а его странная речь и доброта лишь сильнее отличают его от жестоких собратьев.

Узнав, что каждую ночь людоеды продолжают убивать людей, Софи решает, что нельзя просто наблюдать за происходящим. Вместе с БДВ она придумывает невероятный план: сообщить о великанах самой английской королеве.

БДВ создаёт специальный сон, в котором королева видит ужасных великанов, узнаёт об их ночных набегах и о девочке, способной подтвердить эту историю. После этого великан доставляет Софи к Букингемскому дворцу.

Проснувшись, королева обнаруживает Софи возле своего окна и понимает, что увиденное во сне каким-то образом связано с действительностью.

Сначала рассказ о великанах звучит совершенно невероятно, но появление самого БДВ окончательно убеждает королеву. Она приказывает военным подготовить операцию.

БДВ и Софи возвращаются в Страну Великанов вместе с солдатами и вертолётами. Людоеды в это время спят. Их связывают и перевозят в Англию, где для них приготовлена огромная глубокая яма, из которой невозможно выбраться. Теперь они больше не смогут охотиться на людей.

БДВ получает прекрасный дом и возможность спокойно заниматься своими снами. Софи тоже обретает настоящий дом рядом со своим большим другом.

Со временем великан учится лучше читать и писать. И именно он, как становится понятно в финале, записывает историю своих приключений с Софи — ту самую историю, которую только что прочитал читатель.