Flere skuespillere ble vurdert til rollen som Willy Wonka, og ryktene inkluderer Marilyn Manson som den eksentriske godterimannen. Da Burton ble delaktig i prosjektet, valgte han umiddelbart sin venn Johnny Depp, som tidligere hadde spilt i Burtons filmer , , og lagt stemme på animasjonsfilmen , til å fylle Wonkas sko. Depp takket ja, og overtalte også Burton til å velge den unge medskuespilleren fra , Freddie Highmore, som den nye «Charlie Bucket».