日本国内で本作が広く愛されている理由の1つに、極めて質の高い日本語吹き替え版の存在があります。映画の主要キャストと吹き替え声優陣の布陣は以下の通りです。
ウィリー・ウォンカ（演：ジョニー・デップ）の吹き替えは、劇場公開版およびDVD版では故・藤原啓治さんが担当し、軽薄さと狂気、孤独感を完璧に演じ分けました。また、2008年の日本テレビ版（金曜ロードショー）では宮野真守さんがウォンカ役を務め、繊細でスタイリッシュな新たなウォンカ像を提示しています。
なお、劇中で歌われるウンパルンパのミュージカルパートは、原語版ではダニー・エルフマン自身が声を加工して歌い上げており、日本語吹き替え版でも原曲のグルーヴ感を損なわない専門のコーラス隊や声優陣による見事なローカライズが施されています。主人公チャーリー役のフレディ・ハイモア（声：池田恭祐さん／冨澤風斗さん）の純朴な演技と、ウォンカの取り巻きたちの怪演が対比となり、物語の完成度を最高潮へと押し上げています。
