Hollywood, 1947. Eddie Valiant (Bob Hoskins), un detectiu de poca munta, ha estat contractat per trobar proves que demostrin que Marvin Acme, magnat del negoci dels articles de broma i amo de Toontown, està rondant a Jessica Rabbit, dona fatal i esposa de la superestrella del Marron Cartoon, Roger Rabbit. Quan Acme apareix assassinat, totes les proves apunten a Roger, i el sinistre i ambiciós Jutge Doom (Christopher Lloyd) està decidit a condemnar-ho com sigui. Roger suplica a Valiant que li ajudi a trobar al veritable culpable, però l'assumpte s'anirà complicant a mesura que Eddie va descobrint, escàndol després d'escàndol, que la pròpia existència de Toontown corre perill.