アニメキャラクターと人間が共存する1947年のハリウッド。トゥーン・タウンで活躍するスター、ロジャー・ラビットは、セクシーで美しい妻が浮気しているのではないかと心配のあまり、仕事に身が入らなかった。そこで撮影所長は人間の探偵を雇い、身辺調査を依頼する。