Hollywood, 1947. Eddie Valiant, un detectiu de poca muntanya, ha estat contractat per trobar proves que demostrin que Marvin Acme, magnat del negoci dels articles de broma i propietari de Toontown, està rondant 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 està decidit a condemnar-lo com sigui. Roger suplica a Valiant que l'ajudi a trobar el veritable culpable, però l'assumpte s'anirà complicant a mesura que Eddie va descobrint, escàndol després d'escàndol, que la mateixa existència de Toontown corre perill.