彼らはウォンカの招待のもと、工場の中で夢のように不思議な光景を体験していく。ところがその途中でさまざまなハプニングが起こり、子供たちは一人ずつ脱落していく。ウォンカは、最後に残ったチャーリーに『賞品』を与えようとするが、チャーリーに提示された交換条件は「家族を捨てること」という家族思いの彼にとって受け入れがたいものだったため、チャーリーはこれを辞退した。

予想外の展開にすっかり意気消沈したウォンカだったが、チャーリーの後押しによって彼自身のトラウマを解決できたことで、改めてチャーリーに『賞品』を受け取るように打診する。ウォンカは、これを受け入れたバケット一家と「とびきり甘い」人生を送ることとなった。
登場人物
ウィリー・ウォンカ（英語版）
工場長。シルクハットに杖・燕尾服・手袋を身に着けている。善悪の区別が付かない子供じみた性格で、時代遅れのフレーズや口汚い言葉を連発する変人。父親や母親・両親など親や家族に関する単語を口にする際には抵抗があるのか吐き気を催している。「天才ショコラティエ」や「チョコの魔術師」などと呼ばれている。過去に他のお菓子メーカーが送り込んだ産業スパイによって極秘のレシピの情報を漏洩され、他のメーカーによる自身が発明したお菓子の販売がエスカレートした事から、後述のジョーおじいちゃんを含めた従業員を全員解雇して表面上は工場を閉鎖していた[注 1]。しかし実際はルンパランドよりウンパ・ルンパ全員を従業員として雇い、15年間も工場に籠りながら経営を続けていた。とにかくお菓子を作ることに打ち込んでおり、「気持ち悪い」といって毛嫌いしているガムも生産している。火だるまになった人形をみて大喜びしたり、子供たちがトラブルを起こしても心配するそぶりを見せないなど、冷淡な一面もある。彼のショコラティエとしての能力を印象づけるエピソードとして「ポンディチェリー王子というインドの富豪からの依頼で『レンガからそれを留めるセメント、壁の絵や絨毯、家具に至るまで全てチョコレート（ミルクチョコレートとブラックチョコレート）で出来た宮殿』を作ったことがあるが、王子はウォンカの忠告を聞かず、チョコ宮殿を食べずにそのままにしていたため数日後の猛暑日に溶けてしまった」という出来事がジョーおじいちゃんから語られている。彼は元々歯科医の家の子供で、父親がハロウィンで貰ったお菓子を暖炉に捨てた際、燃えないで落ちていたチョコレートを見つけて食べた事でその魅力にはまり、いつしかショコラティエを夢見るようになる。しかし、特に虫歯の原因となるチョコを全否定する父親に反発して家出し、お菓子工場を建設した。ある日、散髪していた時に見つけた一本の白髪から自らの老いを感じ取り、死後の工場の行方を心配し、工場の後継者になる「神の子」を探す為に5人の子供を工場に招待した。最終的にチャーリーが残ったため、副賞として彼に家族を捨てることを条件に工場を継ぐように言うが「家族を捨てることはできない」と断られる。その後は自身のお菓子の売上を低迷させる程に落ち込むが、チャーリーと再会し、自身のトラウマと対峙するために一緒に父親の元を訪ねてくれるよう頼む。最終的には父親と和解し、バケット一家に家族として迎えられ、共に工場を経営することになった。
チャーリー・バケット
主人公。工場の近くに住む少年。祖父母が寝たきりながらも4人とも健在、さらに唯一の働き手である父親が薄給の上に後に失業した事で限りなく貧しい家の育ちであるが、家族思いの優しい少年。本作は彼の視点で描かれている。ウィリー・ウォンカに憧れ、父親が働く工場で生産している歯磨き粉の蓋で[注 2]チョコレート工場の模型を組み立てていた。毎年誕生日にだけチョコレートを貰えるが、そのたった一枚を家族みんなに分けてあげる優しい一面も。拾ったお金で買った3枚目のウォンカバー（誕生日プレゼントの1枚目とジョーおじいちゃんのへそくりで買った2枚目ははずれだった）に、たまたまゴールデンチケットが入っていた[注 3]為、工場に招待される。招待された子供の中で最後にたったひとり残ったため、副賞としてウォンカから工場を継ぐように言われる。しかし、「家族を捨てること」が後継条件だったので一度は拒否する。その後に街で靴磨きをしている時にウォンカの靴を磨くという形で再会し、家族という存在自体に拒否反応を示すウォンカに歯科医の父親の元へと共に向かい、和解する手助けをした。その後、再びウォンカに工場の跡継ぎの話を出され、「家族も一緒なら」という条件のもとに受け入れ、以降はウォンカと共に新しいお菓子作りに専念している。
ジョーおじいちゃん
チャーリーの父方の祖父。チャーリーの工場見学の同行者。ウォンカが初めて出店した頃から共に働いていたが、先述の理由で解雇された[注 4]。チャーリーの祖父母のなかでは最高齢の96歳（原作準拠）。元々働いていたウォンカの工場への造詣は深く、『あの不思議な工場を再び見て回る事が出来るなら、何だって差し出す』と語っており、ゴールデンチケットを当てるためにチャーリーに自分の臍繰りを渡していた。ほとんどベッドで寝たきりだったが、チャーリーがゴールデンチケットを当てたと知った途端に元気になり踊り出し、チャーリーと誰が同行するかという話になると、率先して名乗りを上げた。
バケット氏
チャーリーの父親。バケット家の唯一の働き手で地元の歯磨き粉工場で働いていた[注 5]。しかし、チョコの売れ行きが上昇し、虫歯になる子供が増えた影響で歯磨き粉の需要と売上が伸び、それによって得た利益で工場が機械化した事でリストラされてしまう。のちに工場に導入され、かつての自分の役割を継いだ機械の修理工として復職し、収入が格段に増える。最後はウォンカを家族の一員として温かく迎えた。
バケット夫人
チャーリーの母親。普段は4人の老人の介護と家事で手一杯で、働きに出る事もできない。家計が苦しいので毎日キャベツのスープを作っている。