O detetive de carne e osso Eddie Valiant (Bob Hoskins) é contratado para descobrir o que está acontecendo com o coelho Roger Rabbit e sua mulher Jessica, suspeita de infidelidade. Quando Marvin Acme é encontrado morto, Roger é o principal suspeito do crime no mundo real. Para piorar a situação, um vilão quer acabar de uma vez por todas com Roger, Jessica e todos os desenhos animados.