Scott Frank napisał dwie wersje scenariusza. Po odrzuceniu przez Burtona drugiej wersji, załamał się i odszedł z projektu.
Śpiewający głos Oompa-Loompa należał do samego Danny'ego Elfmana, który już nie raz podkładał głos pod różne postaci.
Deep Roy zagrał każdego Oompa-Loompa osobiście, powtarzając te same ruchy setki razy. Następnie wszystkie ruchy zostały cyfrowo przyporządkowane danej postaci, dzięki czemu każdy Oompa-Loompa reprezentuje oddzielny występ Roya. W uznaniu za wysiłek aktora, gaża Roya wzrosła do $1,000,000.
Do roli Pana Teevee brani pod uwagę byli: Tim Allen, Dan Castellaneta, James Belushi, Bob Saget, Ed O'Neill, Rick Moranis, Kurtwood Smith i Ray Romano. Angaż ostatecznie otrzymał Adam Godley.
Sam Neill był brany pod uwagę przy obsadzaniu roli Pana Salta, jednak Tim Burton chciał żeby Johnny Depp był jedynym znanym aktorem biorącym udział w projekcie.
Do roli Willy'ego Wonki pod uwagę brani byli: Steve Martin, Robin Williams, Christopher Walken, Nicolas Cage, Will Smith, Brad Pitt, Mike Myers, Ben Stiller, The Rock, Bill Murray, Leslie Nielsen, Patrick Stewart, John Cleese, Eric Idle, Michael Palin, Rowan Atkinson, Robert De Niro, Michael Keaton, Marilyn Manson, Jim Carrey i Adam Sandler. Angaż ostatecznie otrzymał Johnny Depp.
Jako potencjalni reżyserzy pod uwagę brani byli: Martin Scorsese, Rob Minkoff, Robert Zemeckis, Barry Levinson i Gary Ross. Angaż ostatecznie otrzymał Tim Burton.
John C. Reilly wyraził zainteresowanie zagraniem Willy'ego Wonki już na kilka lat przed premierą filmu.
Do roli dziadka Joe pod uwagę brani byli: Richard Attenborough, Kirk Douglas, Albert Finney, Richard Griffiths, Anthony Hopkins, Armin Mueller-Stahl, Paul Newman, Max Von Sydow, David Warner i Eli Wallach. O możliwość gry ubiegali się: Michael Caine i Christopher Lloyd. Ofertę roli odrzucili Gregory Peck i Peter Ustinov. Finalnie angaż otrzymał David Kelly.
Taylor Momsen brała udział w przesłuchaniach do roli Violet Beauregarde, jednak uznano, że jest zbyt ładna.
Kiedy Charlie czyści buty Williego Wonki, w okularach postaci granej przez Deppa odbija się ekipa kręcąca film.
W jednej ze scen Willy Wonka po raz pierwszy je cukierek Caterpillar, który zabarwia język na zielono. Widać wyraźnie, że język Willy'ego jest już zielony, gdy Willy wkłada cukierek do ust.
Kiedy dzieci i ich opiekunowie wchodzą główną bramą na teren fabryki, cień, jaki rzuca budynek na dziedziniec, zmienia się wielokrotnie pomiędzy ujęciami.
Tylko niewielki procent zdjęć został wykonany w rzeczywistych plenerach. Wszystkie pozostałe sceny nakręcono w studiu filmowym Pinewood (wcześniej powstały tam "Gwiezdne Wojny" i ostatnie odcinki przygód Jamesa Bonda). W słynnym studiu zbudowano m.in. miasteczko, w którym mieszka Charlie oraz tytułową fabrykę Willy'ego Wonki.
Zdjęcia do filmu kręcono w Buford (stan Georgia) w USA, Gengenbach (Badenia-Witenbergia) w Niemczech oraz w Yorku (hrabstwo Północne Yorkshire), studio Pinewood Studios w Iver Heath (hrabstwo Buckinghamshire) i Londynie w Anglii (Wielka Brytania).
Część zdjęć kręcono w fabryce Compair w mieście High Wycombe (Anglia, Wielka Brytania).
Duża inspiracją dla Johny'ego Deppa przy tworzeniu postaci Wylliego Wonki była postać Marylin Mansona i jego chaakterystyczny image. Podczas zdjęć, wnętrze swojej przyczepy miał obklejone plakatami przedstawiającymi tego artystę oraz słuchał jego nagrań. Można przypomnieć, że przy pracy nad rolą Jacka Sparrowa z filmu "Piraci z Karaibów", Depp podobież inspirował się postacią Keitha Richardsa, gitarzysty The Rolling Stones.
John August dopiero po napisaniu scenariusza do filmu "Charlie i fabryka czekolady" obejrzał wersję z 1971 roku, pt. "Willy Wonka i fabryka czekolady".
Słowa do czterech z pięciu piosenek wykonywanych w filmie były autorstwa Roalda Dahla, twórcy książki na podstawie której powstał film.
Łódź Willy'ego Wonki mogła ostatecznie unosić się na czekoladzie. Budowa takiej łódki zajęła twórcom filmu 20 tygodni.
206,563.48 galonów amerykańskich (około 6196904,4 litrów) sztucznej czekolady zostało użytych do zrobienia "czekoladowej" rzeki. Natomiast do zrobienia czekoladowego wodospadu zużyto 38,430.42 galonów amerykańskich (około 1152912,5 litrów) owej sztucznej czekolady.
Lizaki na drzewach, gigantyczne cukierkowe trzciny i gigantyczne miętówki były zrobione z prawdziwych słodyczy.
W filmie "wystąpiło" jedynie 40 prawdziwych wiewiórek. Wszystkie pozostałe stworzono przy użyciu techniki komputerowej.
Na potrzeby filmu firma Nestle wyprodukowała 100 tys. tabliczek czekolady, z których tylko 1850 było jadalnych.
Koproducentem "Charliego..." jest firma Plan B Entertainment, należąca do rozwodzącej się gwiazdorskiej pary - Brada Pitta i Jennifer Aniston. Po zakończeniu zdjęć ogłoszono, że była to ich ostatnia wspólna produkcja.
Wiele rzeczy w filmie takich jak drzewa, kwiaty itp. było tworzone przez wytwórnię czekolady Choccywoccydoodah w Brightonie, w Zjednoczonym Królestwie. Wytwórnia pokazywała i sprzedawała kreacje w sklepie, a później dawała do filmu.
Specjalistyczna kamera warta 540 tysięcy dolarów nie była odpowiednio zabezpieczona podczas kręcenia ujęcia wielkiej kadzi z czekolady. Rezultatem tego było to, że kamera ta wpadła do kadzi i została całkowicie zniszczona.
John August nigdy nie widział pierwszej wersji filmu "Charlie i fabryka czekolady" z 1971 roku kiedy Tim Burton poprosił go o napisanie scenariusza. Po skończeniu pracy nad scenariuszem August zobaczył w końcu oryginalną wersję filmu i był bardzo zaskoczony tym o ile bardziej pierwszy film był mroczniejszy od jego wersji.
Podczas przesłuchania do roli Oompa-Loompy Deep Roy tańczył naśladując Toma Jonesa i jego piosenkę, "It's Not Unusual". Aktor nie wiedział, że ten utwór pojawił się już we wcześniejszym filmie Burtona, "Marsjanie atakują".
Żeby upewnić się, że głos Willy'ego Wonki spodoba się szczególnie młodym widzom, Johnny Depp zademonstrował go własnej córce. Dziewczynka była zachwycona.
W pewnym momencie Willy Wonka przypomina sobie, jak w młodości otworzył tytułową fabrykę. W jednym z ujęć widzimy, że trzyma wielkie nożyce w rękach - jest to oczywiste nawiązanie do pierwszego filmu duetu Burton-Depp, "Edwarda Nożycorękiego" (1990).
Cytat "Good morning, starshine, the earth says hello" został zaczerpnięty z pierwszego wersu piosenki "Good Morning Starshine", z musicalu "Hair".
W filmie można usłyszeć motyw muzyczny z Odysei kosmicznej 2001 i 2010.
Film kręcono od 21 czerwca 2004 r. do października 2004 r.
Fryzurę Willy'ego Wonki Johnny Depp oparł na uczesaniu Anny Wintour, redaktorki naczelnej amerykańskiego pisma mody Vogue.
Kiedy Willy otwiera drzwi i pokazuje bajkowe wnętrze swojej fabryki, kolory nagle zmieniają się z bladych na bardzo nasycone. Jest to hołd złożony klasykowi "Czarnoksiężnik z Oz" (1939), gdzie w podobnej scenie Dorotka wchodzi do świata czarnoksiężnika z Oz.
W tym samym pokoju, w którym znajduje się maszyna do produkcji gumy do żucia o wartości 3 posiłków, są także wielkie, obracające się bębny. Wyglądają one jak misy i znajdują się w nich kolorowe kule. Są to prawdziwe maszyny do produkcji łamiszczęk (dużych, kulistych gum do żucia).
Liz Smith, która zagrała babcię Georginę, zapoznała się także z rolą babci Josephine. Wybrała rolę, w której bohaterka całuje Johnnego Deppa.
Miejsce istnienia fabryki Willy'ego Wonki jest przedstawione w dwuznaczny sposób, wygląda na skrzyżowanie pomiędzy USA a Wielką Brytanią. Są tam: londyńska architektura, londyński wygląd ulic, londyński akcent. Obok tego znajdują się amerykańskie hydranty, skrzynki pocztowe, ubrania, terminologia...
W jednej z ostatnich scen Willy Wonka rozmawia z Oompa Lumpą. Na biurku karła napisane jest "Dr P. Sarrosy". Jest to hołd złożony Paulowi Sarrosy'emu.
Retrospekcji, w której widzimy, jak młody Willy Wonka nosi wielki aparat dentystyczny, wcale nie było w książce. To nawiązanie do dzieciństwa Tima Burtona.
Postaci doktora Wonki, ojca Willy'ego wcale nie było w książce. Została ona stworzona na potrzeby filmu, aby nadać Willy'emu nieco rodzinnej historii.