Un reportero fotográfico se ve obligado a permanecer en reposo con una pierna escayolada. A pesar de la compañía de su novia y de su enfermera, procura escapar al tedio, observando desde la ventana de su apartamento con unos prismáticos lo que ocurre en las viviendas de enfrente. Debido a una serie de extrañas circunstancias empieza a sospechar de un vecino cuya mujer ha desaparecido.
Hollywood, 1947. Eddie Valiant, un detective de poca monta, ha sido contratado para encontrar pruebas que demuestren que Marvin Acme, magnate del negocio de los artículos de broma y dueño de Toontown, está rondando a Jessica Rabbit, mujer fatal y esposa de la superestrella del Marron Cartoon, Roger Rabbit. Cuando Acme aparece asesinado, todas las pruebas apuntan a Roger, y el siniestro y ambicioso Juez Doom está decidido a condenarlo como sea. Roger suplica a Valiant que le ayude a encontrar al verdadero culpable, pero el asunto se irá complicando a medida que Eddie va descubriendo, escándalo tras escándalo, que la propia existencia de Toontown corre peligro.