Príbeh Charlie a továreň na čokoládu sleduje malého chlapca menom Charlie Bucket, ktorý žije v chudobnej rodine. Charlie je veľmi skromný a dobrý chlapec, ktorý sa nikdy nezlosti, aj keď nemá veľa materiálnych vecí. Jeho najväčším snom je ochutnať čokoládu z najväčšej a najúžasnejšej továrne na čokoládu na svete, ktorú vlastní záhadný a excentrický Willy Wonka.
Jedného dňa Willy Wonka rozhodne usporiada súťaž, v rámci ktorej päť detí, ktoré nájdu zlatý lístok v čokoládových tyčinkách, získajú možnosť navštíviť jeho továreň. Charlie, po tom, čo nájde posledný zlatý lístok, sa dostáva do továrne, kde stretáva ďalšie štyri deti, ktoré sú všetky veľmi zlé a nezdvorilé. Každé dieťa má svoju vlastnú slabosť, ktorú nakoniec zaplatí.
Továreň na čokoládu je plná úžasných a bizarných vynálezov, ako čokoládové rieky, jedlé kvetiny a podivné stroje. Počas prehliadky sa ukáže, že Wonka má v pláne odmeniť tých, ktorí sú poctiví a šikovní, a potrestať tých, ktorí sa správajú zle. Charlie, ktorý je dobrý a skromný, nakoniec získa niečo oveľa cennejšie než čokoládu — celý Wonkin podnik!
Príbeh je plný humoru, fantázie a zároveň ponúka morálne ponaučenia o tom, aké dôležité sú čestnosť, skromnosť a dobré správanie.