O ano é 1947 em Hollywood e Eddie Valiant (Bob Hoskins), um detetive sem sorte, é contratado para encontrar provas de que Marvin Acme, o magnata da fábrica de piadas e dono da Toontown, está envolvido com a mulher fatal Jessica Rabbit, esposa de Roger Rabbit, o superastro da Marron Cartoon. Quando Acme é assassinado, todos apontam para Roger, que implora ao detetive Valiant para encontrar o verdadeiro malfeitor.