该片基于罗尔德·达尔（《查理和巧克力工厂》原著作者）所著同名儿童小说，部分设定在挪威，部分设定在英国，讲述一个7岁小男孩和祖母住在一起，这个世界中存在着邪恶女巫，某次他偶遇女巫，被变成了老鼠，他必须尽力阻止她们破坏世界。
1968 年，年轻的查理·汉森 (Charlie Hansen) 的父母在芝加哥遭遇车祸身亡，随后他与祖母阿加莎 (Agatha) 一起生活在阿拉巴马州德摩波利斯 (Demopolis)。渐渐地，查理被阿加莎买了一只宠物老鼠，并给它起名叫黛西，这让他高兴起来。有一天，查理买了一盒钉子来训练黛西，并为她建造一座房子。一名女巫接近他，试图用蛇和焦糖 引诱他，但阿加莎叫住了他，女巫就消失了。
在告诉阿加莎这次遭遇后，查理得知女巫实际上是真实存在的。她说，一个女巫诅咒她儿时的朋友爱丽丝，让她的余生变成一只鸡。阿加莎说女巫一旦找到孩子就不会离开。疯狂地，他们决定住在附近的一家酒店，她的表弟埃斯顿是那里的行政总厨。在那里，阿加莎教查理如何区分女巫和普通女人：真正的女巫有爪子而不是指甲，她们戴着手套隐藏指甲；秃头，他们通过戴假发来隐藏秃头，这会导致皮疹；它们有方形的脚，没有脚趾，嘴巴张得几乎到耳朵，并且在可伸展的鼻孔的帮助下拥有强大的嗅觉，它们用鼻孔来嗅出孩子的气味。
第二天，查理带着黛西和一根绳子去大厅做一些训练。途中，他遇到了一个贪吃但友善的男孩，名叫布鲁诺，他被母亲拉走了。查理参观了大厅，以为自己会孤身一人。当他准备训练黛西时，一群女巫在她们全能的领袖女巫大王的带领下进入了大厅。查理躲在舞台下，无意中听到女巫大王计划给世界上的孩子们一种药水，混合到糖果产品中，将他们变成老鼠。女巫大王等待布鲁诺的到来，她之前给了布鲁诺一块瑞士巧克力与药水混合。布鲁诺到达后，他变成了一只老鼠，进入了查理和黛西藏身的通风口。女巫大王发现了查理，并用魔药强行将他变成了一只老鼠，然后他们逃跑了。
逃到查理和祖母下榻的酒店房间后，他们向阿加莎讲述了女巫的计划，并发现女巫大王就住在他们楼下的酒店房间里，而黛西曾经是一个名叫玛丽的孤儿，变成了一个年轻的人类女孩。女巫的老鼠。查理、布鲁诺和玛丽制定了一个计划，要得到一瓶魔药，以便阿加莎能够设计出一种治疗方法，让他们变回孩子。获得魔药的计划很成功，但由于她无法创造出治疗方法，他们决定将魔药放入豌豆汤中，在晚餐时给女巫们喝。所有女巫都喝了汤，除了女巫大王，她意识到她以前见过阿加莎；她是把爱丽丝变成鸡的女巫。当老鼠偷走了女巫大王的房间钥匙时，老鼠，混乱随之而来。
在她和老鼠逃到女巫大王的房间后，阿加莎开始收集所有药剂来消灭它们。女巫大王找到了阿加莎，并试图杀死她，但老鼠介入并欺骗女巫大王吞下自己的魔药，将她变成了一只老鼠。他们将她困在冰桶里，不让她逃脱。在他们离开房间之前，阿加莎拿走了女巫大王装满钱的箱子，并将她的猫哈迪斯从笼子里放了出来。当他们关上门时，哈迪斯袭击并杀死了女巫大王。
由于父母无法再接受他，布鲁诺与玛丽、查理和阿加莎一起带着女巫大王的箱子回家，成为一家人。多年后，查理和阿加莎建议小孩子消灭女巫。