Фильм снят по мотивам повести Роальда Даля «Чарли и шоколадная фабрика» (Charlie and the Chocolate Factory, 1964).

Ознакомившись со сценарием, Джин Уайлдер (урождённый Джером Силберман, 1933-2016), согласился сыграть Вилли Вонку при одном условии: что ему будет разрешено хромать, а потом, когда он впервые увидит детей, сделать кульбит. Когда режиссёр Мэл Стюарт спросил его зачем, Уайлдер ответил, что это будет означать, что после этого момента уже никто не сможет определить, лжёт он и притворяется, или это всё правда. Стюарт спросил актёра: «А если я не разрешу, ты откажешься сниматься?» — на что Уайлдер ответил: «Боюсь, что да».

Даже Джули Доун Коул, сыгравшая Веруку, была одурачена сценой, в которой Вилли, хромая, выходит из ворот фабрики, чтобы познакомиться с выигравшими золотые билеты. Она решила, что Джин Уайлдер в действительности повредил ногу, и что съёмки из-за этого прервут. Её реакция в этой сцене – как и реакции всех остальных – была совершенно ненаигранной.

Когда Джин Уайлдер скончался в 2016 году, Питер Острум заменил в соцсетях свой профиль на следующий: «В прошлом ребёнок-актёр, ветеринар, который 29 августа 2016 года унаследовал шоколадную фабрику».

Шоколадную реку создали из почти 568 000 литров воды, настоящего шоколада и сливок. Первоначальный состав шоколадной реки пришлось изменить из-за того, что смесь получилась кроваво-красной. Из-за наличия в ней сливок смесь начала портиться, и к концу съёмок она просто ужасно пахла. Исполнитель роли Августа Глупа Майкл Боллнер позже описал её словами «грязная и вонючая».

Дедушку Джорджа сыграл Эрнст Циглер (1894 – 1974), который почти ничего не видел из-за действия отравляющего газа в годы Первой мировой войны. Когда его герою необходимо было смотреть в каком-то конкретном направлении, актёр ориентировался по свету специально для него включенной красной лампы.

Денис Никерсон, которая сыграла Виолетту, отказывалась ковыряться в носу, когда это требовалось по сценарию. Она испытывала романтическое влечение к Питеру Оструму, игравшему Чарли, и поэтому в его присутствии стеснялась.

Однажды в школе на уроке математики ученики начали показывать на Денис Никерсон пальцами и гоготать, и кто-то из подружек ей сказал, что она начала синеть. В поры кожи лица попал грим (когда она готовилась к съёмкам), а в этот момент грим начал выходить из пор на поверхность.

Единственная роль Питера Острума, сыгравшего Чарли. Ему предлагали контракт на 5 фильмов, но Питер отказался, он не хотел становиться актёром и предпочёл сделать своей профессией ветеринарию.

Сцену с героиней Денис Никерсон и черникой снимали в середине дня, причём в съёмках был предусмотрен перерыв на обед. Всё это время Никерсон оставалась в костюме ягоды, её несколько раз пришлось переворачивать, чтобы обеспечить нормальную циркуляцию крови в организме.

Шоколадки по большей части делали из дерева.

Во время сцены мойки автомобиля использовали пену из обыкновенных огнетушителей, но ни актёры, ни съёмочная группа тогда не знали, что такая пена сильно раздражает кожу, так что после съёмок этой сцены пришлось сделать перерыв на несколько дней, чтобы подлечить актёров и актрис.

Вне съёмочной площадки умпа-лумпы вели разгульный образ жизни, по барам они разъезжали в лимузине.

В сцене, когда Вилли Вонка пьёт из чашки в форме цветка, а затем чашку съедает, чашка была сделана из воска. До самого конца сцены Джину Уайлдеру пришлось жевать кусочки воска, выплюнул он их только, когда съёмки закончились.

Фильм снимали в Мюнхене (Германия), но для съёмок умпа-лумп продюсерам пришлось искать людей маленького роста не только в Германии. Многие из тех, кого взяли играть умпа-лумп, плохо говорили по-английски, а то и вообще английского не знали, поэтому при исполнении песен можно заметить, что некоторые умпа-лумпы не знают слов.

Реплику отца Майка Тиви «Пусть тебе сначала исполнится хотя бы 12 лет, сынок», снимали свыше 40 раз.

Джули Доун Коул не знала, что камень в шоколадной комнате, в которую она упала, будет настоящим, и сильно разбила себе ногу, так что на ноге потом остался шрам.