En un vibrante Los Ángeles de 1947, donde los lápices cobran vida y los personajes animados conviven con humanos, un famoso y exasperante conejo llamado Roger es acusado de un crimen que no cometió: el asesinato de su esposa, Jessica Rabbit, una voluptuosa femme fatale. Desesperado por limpiar su nombre, Roger busca la ayuda de Eddie Valiant, un cínico detective privado que odia a los "toons" tras una tragedia personal. A regañadientes, Eddie acepta ayudar a Roger.
A medida que se adentran en un mundo lleno de color y caos, Eddie y Roger deben resolver un misterio que implica un complot siniestro que amenaza a todos los personajes animados. En el camino, se cruzan con villanos memorables y un sórdido mundo del crimen que está al acecho. La relación entre el detective y el conejo, al principio marcada por la desconfianza, se convierte en una inesperada alianza que explora la amistad y la lealtad a través de situaciones absurdas y peligrosas.
A través de espectaculares secuencias de acción y un humor ingenioso, la narrativa entrelaza la vida de los "toons" con la dura realidad del Hollywood de la época, destacando las luchas sociales y la discriminación que enfrentan. Mientras los dos protagonistas desentrañan la conspiración, se enfrentan a una verdad que cambiará sus vidas para siempre, dejando un mensaje claro: los prejuicios pueden distorsionar la verdad más de lo que uno imagina.