Mladi Charlie Bucket živi u siromaštvu sa svojim roditeljima i bakom i djedom u kući u blizini veličanstvene tvornice čokolade čiji je vlasnik ekscentrični Willy Wonka. Unatoč ograničenim obiteljskim resursima, Charlie je dobrog srca i ima nezasitnu ljubav prema čokoladi.
Jednog dana, g. Wonka objavi da održava natjecanje u kojem će petero djece imati vođen obilazak njegove tajanstvene tvornice čokolade. Zlatne ulaznice skrivene su u Wonkinim čokoladicama diljem svijeta, a Charlie sanja o tome da je pronađe.
Charlie ima nevjerojatnu sreću i pronalazi zlatnu ulaznicu u svojoj čokoladici. Pridružuje se ostalo četvero djece, svako s različitim osobnostima i osobinama, na turneji života. G. Wonka ih vodi kroz razne čarobne i fantastične sobe unutar tvornice, uključujući sobu s čokoladom, sobu s izumiteljima i sobu s orasima.
Dok istražuju, druga djeca, iskušana čudima tvornice, podlegnu raznim nesrećama. Augustus Gloop pada u čokoladnu rijeku, Veruca Salt traži Oompa-Loompu da joj se da kao ljubimac, Violet Beauregarde žvače eksperimentalnu žvakaću gumu koja je pretvara u borovnicu, a Mike Teavee biva minijaturiziran nakon što uđe u televizor.
Charlie ostaje ljubazan, pošten i dobro se ponašao tijekom cijele turneje, pokazujući svoj dobar karakter. Sprijatelji se s Oompa-Loompasima, koji su radnici u tvornici, i g. Wonka ga zavoli.
U iznenađujućem preokretu događaja, gospodin Wonka otkriva da je prava svrha obilaska tvornice bila pronaći prikladnog nasljednika koji bi preuzeo posao s čokoladom. Charlie se pojavljuje kao odabranik zahvaljujući svojim kvalitetama poštenja i dobrote.
"Charlie i tvornica čokolade" klasični je dječji roman koji kombinira elemente fantazije, mašte i moralnih pouka. Istražuje teme kao što su ljubaznost, pohlepa i važnost dobrih karakternih osobina.