Unge Charlie Bucket lever i fattigdom med sine foreldre og besteforeldre i et hus i nærheten av en praktfull sjokoladefabrikk eid av den eksentriske Willy Wonka. Til tross for familiens begrensede ressurser, er Charlie godhjertet og har en umettelig kjærlighet til sjokolade.
En dag kunngjør Mr. Wonka at han holder en konkurranse der fem barn vil få en guidet omvisning i hans mystiske sjokoladefabrikk. Golden Tickets er gjemt inne i Wonkas sjokoladebarer over hele verden, og Charlie drømmer om å finne en.
Charlie er usedvanlig heldig og finner en Golden Ticket i sjokoladebaren sin. Han blir med de fire andre barna, hver med distinkte personligheter og særheter, på sitt livs tur. Mr. Wonka guider dem gjennom forskjellige magiske og fantastiske rom på fabrikken, inkludert sjokoladerommet, oppfinnerrommet og nøtterommet.
Mens de utforsker, bukker de andre barna, fristet av fabrikkens underverker, for forskjellige uhell. Augustus Gloop faller i en sjokoladeelv, Veruca Salt krever en Oompa-Loompa som skal gis til henne som kjæledyr, Violet Beauregarde tygger en eksperimentell tyggegummi som gjør henne til en blåbær, og Mike Teavee blir miniatyrisert etter å ha gått inn i et TV-apparat.
Charlie forblir snill, ærlig og veloppdragen gjennom hele turen, og viser frem sin gode karakter. Han blir venn med Oompa-Loompas, som er arbeiderne på fabrikken, og Mr. Wonka blir glad i ham.
I en overraskende vending avslører Mr. Wonka at det egentlige formålet med fabrikkomvisningen var å finne en passende arving til å overta sjokoladebransjen. Charlie fremstår som den utvalgte på grunn av hans kvaliteter av ærlighet og vennlighet.
"Charlie and the Chocolate Factory" er en klassisk barneroman som kombinerer elementer av fantasi, fantasi og moralske leksjoner. Den utforsker temaer som vennlighet, grådighet og viktigheten av gode karaktertrekk.