전 세계 누구에게나 사랑 받는 세계 최고의 초콜릿 공장인 '윌리 웡카 초콜릿 공장'. 매일 엄청난 양의 초콜릿을 생산해 세계 각국으로 운반하고 있지만 그 누구도 공장을 드나 드는 사람을 본 적이 없는 비밀의 공간이다. 공장보다 더 신비로운 수수께끼는 초콜릿 공장의 공장장인 윌리 웡카(조니 뎁)라는 인물. 들리는 소문에 의하면 웡카는 몇 년 동안 공장 밖으로 나가본 적도 없다고 한다. 그가 어떤 사람이고, 왜 초콜릿 만드는 일에 모든 것을 걸고 있는지 모두들 궁금해 할 뿐이다. 어느 날, 윌리 웡카가 5개의 웡카 초콜릿에 감춰진 행운의 '황금티켓'을 찾은 어린이 다섯 명에게 자신의 공장을 공개하고 그 모든 제작과정의 비밀을 보여주겠다는 선언을 한다. 이제 전 세계 어린이들은 황금티켓을 찾기 위한 노력을 시작한다...