Hollywood 1947. Roger Rabbit, star du cinéma d’animation, est perturbé pendant les tournages : il pense que son épouse, la somptueuse Jessica, le trompe. Le directeur du Studio, bien décidé à ramener sa principale vedette à la raison, engage le détective privé Eddie Valiant, épave alcoolique qui de plus est allergique aux toons depuis que l’un d’eux a tué son frère. Valiant réussit vite à prendre des photos compromettantes de Jessica en compagnie de Marvin Acme, propriétaire de Toon Town, la cité des toons mais peu après Marvin est assassiné et les soupçons se portent sur Roger Rabbit…

Dans ce film unique en son genre qui fête déjà ses 30 ans, aventures et situations burlesques voient le jour dans un mélange incroyable de deux mondes : animation et prises de vues réelles.