L'acclamato regista Tim Burton porta il suo stile vivido e fantasioso nell'amato classico di Roald Dahl Charlie e la Fabbrica di Cioccolato, che racconta dell'eccentrico cioccolatiere Willy Wonka (Johnny Depp) e di Charlie, un ragazzo di buon cuore proveniente da una famiglia povera che vive all'ombra della straordinaria fabbrica di Wonka. Da tempo isolato dalla sua famiglia, Wonka lancia un concorso mondiale per selezionare un erede del suo impero di caramelle. Cinque bambini fortunati, tra cui Charlie Bucket (Freddie Highmore), estraggono dei biglietti d'oro dalle tavolette di cioccolato Wonka e vincono una visita guidata alla leggendaria fabbrica di caramelle che nessun estraneo ha mai visto in 15 anni. Abbagliato da uno spettacolo incredibile dopo l'altro, Charlie viene trascinato nel fantastico mondo di Wonka in questa storia sorprendente e duratura.
Lo sviluppo di un secondo adattamento di Charlie e la Fabbrica di Cioccolato è iniziato nel 1991 e ha portato la Warner Bros. a fornire alla proprietà di Dahl il totale controllo artistico. Prima del coinvolgimento di Burton, erano stati coinvolti registi come Gary Ross, Rob Minkoff, Martin Scorsese e Tom Shadyac, mentre gli attori Bill Murray, Nicolas Cage, Jim Carrey, Michael Keaton, Brad Pitt, Will Smith, Adam Sandler e molti altri erano in discussione o considerati dallo studio per interpretare Wonka. Burton ha immediatamente portato a bordo i suoi collaboratori abituali Depp e Danny Elfman. Charlie e la Fabbrica di Cioccolato rappresenta il primo film musicale diretto da Burton e la prima volta dopo The Nightmare Before Christmas che Elfman ha contribuito alla colonna sonora di un film utilizzando canzoni scritte e la sua voce.
Le riprese si sono svolte da giugno a dicembre 2004 presso i Pinewood Studios nel Regno Unito. Piuttosto che utilizzare ambienti generati al computer, Burton ha utilizzato principalmente set costruiti ed effetti pratici, che ha dichiarato essere stati ispirati dall'enfasi posta dal libro sulla texture. La Stanza del Cioccolato di Wonka è stata costruita sullo 007 Stage di Pinewood, con tanto di cascata e fiume di cioccolato finto. Gli scoiattoli sono stati addestrati fin dalla nascita per l'eliminazione di Veruca Salt. L'attore Deep Roy ha interpretato ogni Oompa-Loompa individualmente piuttosto che una performance duplicata digitalmente.
Charlie e la Fabbrica di Cioccolato è stato distribuito con recensioni positive da parte della critica, che ha lodato lo stile visivo, la scenografia, la colonna sonora, i bambini protagonisti e la regia di Burton. L'interpretazione di Depp nei panni di Willy Wonka ha ricevuto una risposta più contrastante e il film è stato valutato in modo più critico negli anni successivi alla sua uscita, essendo ora considerato divisivo. Il film è stato un successo al botteghino, incassando 475 milioni di dollari e diventando l'ottavo film di maggior incasso a livello mondiale nel 2005. Il film ha ricevuto una nomination per i Migliori Costumi alla 78° edizione degli Academy Awards.
Charlie Bucket è un bambino gentile e affettuoso che vive con la sua famiglia in condizioni di povertà vicino alla Fabbrica Wonka. Il proprietario dell'azienda, Willy Wonka, ha chiuso da tempo la sua fabbrica al pubblico a causa di problemi di spionaggio industriale, che hanno fatto perdere il lavoro a tutti i suoi dipendenti, compreso il nonno di Charlie, Joe. Il padre di Charlie, invece, è stato recentemente licenziato dal suo stesso lavoro in una fabbrica di dentifricio, anche se non lo ammette a Charlie.
Un giorno, Wonka annuncia un concorso in cui sono stati messi dei Biglietti d'Oro in cinque bar Wonka a caso in tutto il mondo: i vincitori riceveranno un tour completo della fabbrica e una fornitura a vita di cioccolato, mentre uno riceverà un ulteriore premio alla fine del tour. Le vendite di Wonka salgono alle stelle e i primi quattro biglietti vengono trovati dal goloso Augustus Gloop, dalla viziata Veruca Salt, dall'arrogante Violet Beauregarde e dall'irascibile Mike Teavee. Charlie tenta due volte di trovare un biglietto, ma in entrambi i casi non trova nulla. Dopo aver sentito che l'ultimo biglietto è stato trovato in Russia, Charlie trova una banconota e acquista una terza Wonka Bar. Il biglietto russo si rivela un falso proprio quando Charlie scopre il vero biglietto all'interno dell'involucro. Riceve delle offerte in denaro per il biglietto, ma la cassiera lo avverte di non scambiarlo e Charlie corre a casa. A casa, Charlie dice di volerlo scambiare con del denaro per migliorare la sua famiglia. Dopo un discorso di incoraggiamento da parte di Nonno George, però, decide di tenerlo e porta Nonno Joe ad accompagnarlo nel tour.
Charlie e gli altri possessori del biglietto vengono accolti fuori dalla fabbrica da Wonka, che poi li conduce all'interno della struttura. A causa dei loro difetti caratteriali, gli altri quattro bambini cedono alla tentazione e vengono eliminati dal tour, mentre i nuovi dipendenti di Wonka, gli Umpa-Lumpa, intonano una canzone di moralità per ciascuno di loro. Nel frattempo, Wonka ricorda il suo passato travagliato e come suo padre dentista, Wilbur, gli proibisse severamente di consumare caramelle a causa dei potenziali rischi dentali. Dopo aver mangiato di nascosto una caramella, Wonka si appassionò immediatamente e scappò di casa per seguire i suoi sogni. Quando tornò, però, sia suo padre che la loro casa erano spariti. Dopo il tour, i quattro bambini eliminati lasciano la fabbrica con una caratteristica esagerata o una deformità legata alla loro eliminazione, mentre Charlie apprende che Wonka, ormai prossimo alla pensione, intende trovare un degno erede. Poiché Charlie era il "meno marcio" dei cinque, Wonka invita Charlie a venire a vivere e lavorare nella fabbrica con lui, a patto che lasci la sua famiglia. Charlie rifiuta, perché la sua famiglia è la cosa più importante della sua vita.
Mentre la vita di Charlie e della sua famiglia migliora, Wonka si fa prendere dallo sconforto, causando il declino della sua azienda e delle vendite. Alla fine si rivolge a Charlie per un consiglio e decide di aiutare Wonka a riconciliarsi con l'estraneo padre Wilbur. Durante la riunione, Charlie nota i ritagli di giornale del successo di Wonka raccolti da Wilbur, mentre Wonka si rende conto del valore della famiglia quando lui e Wilbur si riconciliano. In seguito, Wonka permette a Charlie e alla sua famiglia di trasferirsi insieme nella fabbrica.