A maior fábrica de chocolate do mundo é comandada pelo excêntrico Willy Wonka (Johnny Depp), que depois de construi-la e inventar os doces mais incríveis já vistos, teve de fechar, pois vários concorrentes roubaram suas receitas secretas. Anos depois, os chocolates produzidos pela companhia voltam ao mercado, mas pouco se sabe sobre o proprietário ou quem trabalha lá. O grande sonho do pequeno Charlie é conhecer o local e ele ganha esta chance quando Willy lança um concurso: cinco barras de chocolate têm um cartão dourado, que permirá aos vencedores visitar as grandiosas instalações.

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Distribuídas por todo o mundo, as cinco barras premiadas começam a ser encontradas por crianças em diferentes países. O primeiro felizardo é o alemão gorducho Augustus Gloop, em seguida, a premiada é a rica e mimada Veruca Salt. O terceiro bilhete fica com a confiante Violet Beauregarde, o quarto com o garoto aficionado por tecnologia Mike Teavee e finalmente.... Sim, Charlie, o garoto pobre e de bom coração que teve a chance de comprar a última barra com uma nota que encontrou no meio da neve.

A oportunidade de conhecer Willy Wonka e A Fantástica Fábrica de Chocolate é o maior presente que o garoto já havia recebido. A família, que tem condições financeiras ruins e mora numa pequena e deteriorada casa, jamais deixou de educar o pequeno Charlie corretamente. Quando chega o grande dia, o menino é acompanhado pelo avô Joe, que tinha trabalhado neste verdadeiro império de doces no passado. Eles e as outras crianças mal sabem o que espera por eles naquele mundo encantado e cheio de engenhocas operadas pelos Oompa-Loompas.

O filme é baseado no livro de Roald Dahl, que foi publicado em 1964 e desde então já vendeu mais de treze milhões de cópias em todo o mundo, além de ter sido traduzido para 32 idiomas. Em 1971, foi feita a primeira adaptação para o cinema, considerado um clássico infantil até os dias de hoje. No novo longa, uma das curiosidades são os Oompa-Loompas, que tiveram como modelo apenas o ator Deep Roy. Outra seqüência interessante é uma que usa dezenas de esquilos. As cenas combinam bichos reais, robôs e, claro, muitos efeitos especiais.