Per creare il fantastico immaginario di La fabbrica di cioccolato, Tim Burton ha necessitato del fondamentale contributo dei tecnici dell'animazione e dell'effettistica più di avanguardia. Il ricco e particolare mix tra diverse tecniche ha dato vita a tutto quello che possiamo vedere sul grande schermo, per un risultato decisamente eccellente. Una delle creazioni più gustose del film è certamente l'unità di lavoro della fabbrica: i buffi nani Umpa-Lumpa, prelevati dalla loro immaginaria Lumpalandia con la promessa di potersi nutrire degli adorati semi di cacao. Il compito di animarli è andato a Deep Roy, nome noto ed affidabile nell'ambiente cinema e già collaboratore di Burton per Planet of the Apes - Il pianeta delle scimmie e Big Fish. Più bizzarra, piuttosto, l'idea del regista americano di fare in modo che fosse Roy stesso il prototipo fisico del personaggio per poi crearne centinaia dai suoi diversi movimenti ed espressioni. Per quanto la minuziosa animazione in motion capture e facial capture abbia permesso sofisticati duplicati, è stato un lavoro durissimo anche sotto il profilo della ripresa, in quanto è stato necessario girare tante volte quanti personaggi si vedono in azione. Un lavoro che nelle parole di Burton è stato fondamentale per mantenere lo stile del libro, senza abusare dell'animazione computerizzata.
Notevole lo sforzo anche sotto il profilo scenografico. Per ricreare al meglio il mondo immaginato dall'autore del libro Roald Dahl, la troupe ha costruito più ambientazioni possibili, limitando al massimo l'uso del blu screen e del digitale. Per fare ciò sono stati utilizzati sette grandi teatri e molti spazi aperti con set costruiti a 360 gradi, in modo da migliorare la mobilità degli attori, e soprattutto a modificazione immediata. Incredibile anche la cura realistica che è stata riservata all'elemento principale del film: la cioccolata. Abbandonata ben presto l'idea di prepararla fuori dai set e trasportarla con dei camion, è stata preparata sul posto e mescolata con una macchina in grado di lavorarne fino a quattro tonnellate insieme. Sono stati sperimentati misture di acqua e cellulosa, con vari coloranti alimentari, per ottenere l'aspetto e la consistenza giusti e per mantenere un aspetto invitante ed un'appurata commestibilità, fondamentale per evitare qualsiasi rischio di intossicazione.
Indispensabile, infine, un accenno agli scoiattoli, presenti in massa in una delle scene più divertenti del film. Utilizzati come perfetti separatori di noci, gli scoiattoli valutano le noci dal profumo e dal suono, separano velocemente le buone dalle cattive e le mettono su un nastro trasportatore, mentre buttano le altre dentro un gigantesco scivolo per la spazzatura; lo scivolo dove andrà tragicamente a finire anche una delle bambine più simpaticamente insopportabili del film, dopo una esilarante collusione con i roditori. "Quando ho capito quale fosse precisamente il mio compito, mi sono sentito un po' confuso", dice Mike Alexander, di Birds & Animals Unlimited. Di certo, per Alexander (già addestratore degli scimpanzé di Planet of the Apes - Il pianeta delle scimmie), educare i movimenti di cento scoiattoli è stata una vera impresa. Per quanto la tecnica digitale nota col nome di animatronics possa essere venuta incontro al team di Alexander, diciannove settimane con gli scoiattoli sono state assolutamente necessarie. Alcuni di questi provenivano da case private, mentre la maggioranza proveniva da rifugi locali. Una volta entrato nel rifugio, lo scoiattolo non può tornare alla vita selvaggia, per legge, quindi alla fine delle riprese sono stati tutti adottati da Birds & Animals Unlimited, in attesa di altro lavoro.