威利•王卡（強尼•戴普 飾）是一位偉大的巧克力發明人和製造商，經營著全世界最大的巧克力工廠——王卡巧克力工廠。那是座神祕的工廠，大門緊鎖，15年來，從來沒有看見有工人從大門進去或出來過，可是卻能聞到濃郁的巧克力香味。工廠出產的旺卡牌巧克力銷往世界各地，深受孩子們的喜愛。 有一天，威利•旺卡先生貼出告示：他在出產的巧克力裡面埋藏了五張金券，誰吃到了，就有機會參觀工廠，還能得到足夠吃一輩子的巧克力糖和其他糖果。小孩子們瘋狂搶購，最終五個小客人成爲幸運兒。 其中有一個小客人叫查理（弗萊迪•海默 飾），家庭非常貧寒，在經歷兩次失敗後，他發現了最後一張金券，巧克力工廠的大門因此爲他打開。 五個孩子開始在這個魔幻工廠中冒險，吸引他們的除了神奇壯觀的巧克力製造世界之外，還有威利•王卡的「神祕禮物」……