Mladý Charlie Bucket žije v chudobě se svými rodiči a prarodiči v domě poblíž velkolepé továrny na čokoládu, kterou vlastní excentrický Willy Wonka. Navzdory omezeným možnostem rodiny je Charlie dobrosrdečný a má neukojitelnou lásku k čokoládě.
Jednoho dne pan Wonka oznámí, že pořádá soutěž, kde pět dětí dostane komentovanou prohlídku jeho tajemné továrny na čokoládu. Zlaté vstupenky jsou ukryty ve Wonkových čokoládových tyčinkách po celém světě a Charlie sní o tom, že nějakou najde.
Charlie má neobyčejné štěstí a ve své čokoládové tyčince najde Zlatý lístek. Připojí se k dalším čtyřem dětem, každé s odlišnými osobnostmi a zvláštnostmi, na životní cestě. Pan Wonka je provede různými magickými a fantastickými místnostmi v továrně, včetně Čokoládovny, Místnosti vynálezů a Místnosti ořechů.
Zatímco prozkoumávají, ostatní děti, pokoušeny zázraky továrny, podlehnou různým neštěstím. Augustus Gloop spadne do čokoládové řeky, Veruca Salt požaduje, aby jí byla dána Oompa-Loompa jako domácí mazlíček, Violet Beauregarde žvýká experimentální žvýkačku, která ji promění v borůvku, a Mike Teavee se po vstupu do televize miniaturizuje.
Charlie zůstává během turné laskavý, čestný a dobře vychovaný a ukazuje svůj dobrý charakter. Spřátelí se s Oompa-Loompy, což jsou dělníci v továrně, a pan Wonka si ho oblíbí.
V překvapivém zvratu událostí pan Wonka odhalí, že skutečným účelem prohlídky továrny bylo najít vhodného dědice, který by převzal obchod s čokoládou. Charlie se ukáže jako vyvolený díky svým vlastnostem poctivosti a laskavosti.
„Charlie a továrna na čokoládu“ je klasický dětský román, který kombinuje prvky fantazie, představivosti a morálních lekcí. Zkoumá témata jako laskavost, chamtivost a důležitost dobrých charakterových vlastností.