Em um mundo onde desenhos animados e humanos coexistem, Eddie (Bob Hoskins) é um detetive particular que não está passando por uma boa fase, desde a morte de seu irmão pelas mãos de um desenho. Roger Rabbit é um coelho de desenho animado cujo patrão contrata Eddie para ver se sua esposa - um desenho animado incrivelmente sensual - está lhe traindo. As coisa começam a ficar ruins quando Roger é acusado de assassinato, e não possui ninguém mais senão Eddie - que detesta desenhos - para ajudá-lo.