แทบทุกคืนในบ้านของพวกบั๊คเก็ต อาหารเย็นคือซุปกะหล่ำน้ำใสหนึ่งชาม ซึ่งเด็กน้อย ชาร์ลี (เฟรดดี้ ไฮร์มอร์) เต็มใจยิ่งที่จะแบ่งปันกับ แม่ (เฮเลน่า บอนแนม คาร์เตอร์) และ พ่อ (โนอาห์ เทย์เลอร์) และปู่ย่าตายายทั้งสองคู่ของเขา บ้านของพวกเขาเป็นบ้านเก่าโกโรโกโสหลังเล็กที่ใกล้จะพังเต็มที แต่เต็มไปด้วยความรัก สิ่งสุดท้ายที่ชาร์ลีเห็นจากหน้าต่างบ้าน คือโรงงานช็อคโกแล็ตขนาดใหญ่ของ วิลลี่ วองก้า (จอห์นนี เดปป์)และเขาจะม่อยหลับไป เพื่อฝันว่ามีอะไรอยู่ในนั้น
แต่แล้ว เรื่องมหัศจรรย์ก็บังเกิด ชาร์ลีเก็บเงินได้จากถนนที่คลุมไปด้วยหิมะ และนำมันไปซื้อช็อคโกแล็ตวองก้า ชนิดผสมเข้าเนื้อเนียน เหนียวนุ่มแสนอร่อย ด้วยความคิดเพียงว่าเขาหิวโซขนาดหนัก และมันจะอร่อยแค่ไหน ที่นั่นเขาพบแผ่นสีทองข้างใต้กระดาษห่อ มันคือตั๋วใบสุดท้าย..ชาร์ลีจะได้ไปที่โรงงาน! ปู่โจ (เดวิด เคลลี่) ของเขา ตื่นเต้นกับข่าวนี้มากเสียจนกระเด้งลุกออกจากเตียงได้ ราวกับว่าอายุน้อยลงไปหลายปีในทันทีทันใด และระลึกได้ถึงช่วงเวลาที่เคยมีความสุขกว่านี้ ตอนที่เขาเคยทำงานในโรงงาน ก่อนที่วิลลี่ วองก้าจะปิดประตูด้านที่ติดกับเมืองตลอดกาล ทั้งครอบครัวตกลงใจว่า ปู่โจควรเป็นคนที่จะไปกับชาร์ลี ในการผจญภัยครั้งหนึ่งในชีวิตของเขา เมื่อได้เข้าไปข้างใน ชาร์ลีต้องตื่นตาตื่นใจกับภาพอันน่าทึ่งที่ได้เห็นเป็นระยะ เครื่องไม้เครื่องมืออัศจรรย์ที่ส่องประกายแวววาว ด้วยการประดิษฐ์ขึ้นมาโดยวองก้าเอง ซึ่งกวนส่วนผสม ส่งเสียง และผิวปาก ในระหว่างที่สร้างสรรค์ขนมแปลกๆ ใหม่ๆ นานาชนิด บรรดาคนงานชาว อูมปา-ลูมป้าส์ (ดีพ รอย)
จอห์นนี เดปป์ เฟรดดี้ ไฮร์มอร์ และ เดวิด เคลลี่ในภาพยนตร์ชาร์ลีได้แต่คาดเดาว่าที่จริงแล้วเขาเป็นใครกันแน่ และทำไมเขาจึงอุทิศชีวิตให้กับการทำขนมหวานนั้น ในขณะเดียวกันที่บรรดาเด็กคนอื่นๆ ทำตัวเกเร และคิดถึงแต่เรื่องของตัวเอง เสียจนแทบไม่ชื่นชมกับงานประดิษฐ์ที่น่าอัศจรรย์ของวองก้า ความโลภ ความเอาแต่ใจตัวเอง ความหยาบคายร้ายกาจ และรู้ดีไปหมด ได้นำพวกเขาไปสู่ความยุ่งยาก ที่บีบบังคับให้ต้องออกจากการชมโรงงาน ก่อนที่จะจบรายการไปทีละคน
เมื่อเหลือเพียงแค่ชาร์ลี บั๊คเก็ตตัวน้อย วิลลี่ วองก้าก็เผยความลับสุดท้ายของเขา รางวัลใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมี : กุญแจโรงงาน หลังจากที่โดดเดี่ยวจากครอบครัวมาแสนนาน วองก้ารู้สึกว่า ถึงเวลาที่เขาจะต้องหาผู้สืบทอดจักรวาลขนมหวานของเขา ใครสักคนที่เขาเชื่อได้ว่า จะสานต่องานแห่งชีวิตของเขา และเป็นเหตุผลที่เขาจัดการแข่งขันครั้งนี้ขึ้น เพื่อเลือกเด็กคนหนึ่งที่พิเศษสุด สิ่งที่เขาไม่เคยคาดหวังไว้ก็คือ การกระทำที่โอบอ้อมอารีอย่างหาที่เปรียบไม่ได้ครั้งนี้ อาจนำมาซึ่งของขวัญล้ำค่ายิ่งกว่าอันหาใดเทียม เป็นการตอบแทนแก่เขา