A Hollywood, en 1947, les personnages de dessins animés, ont leur propre ville, Toon Town. Roger Rabbit, un lapin vedette, soupçonne sa femme, la pulpeuse Jessica, de le tromper. Pour le faire revenir dans le droit chemin, le producteur R.K. Maroon décide de prouver l'infidélité de Jessica. Il engage Eddie Valiant, un détective privé humain et alcoolique, qui voue une haine féroce aux Toons....

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Chargé de garder Baby Herman pendant l'absence de "maman", Roger lui offre un hochet, qu'Herman s'empresse d'avaler. En déplacement aux urgences, les deux compères enchaînent les catastrophes, qui retomberont évidemment toujours sur Roger....

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Au milieu des années 80, les légendaires studios d’animation de Walt Disney traversent une passe difficile. L’avenir se joue entre les nouveaux artistes avides d’innovation et les anciens qui refusent de céder le contrôle. C’est dans ce contexte que le studio enregistre quelques échecs historiques qui ont pu faire penser que l’âge d’or de l’animation était passé. Ce film retrace la façon dont Disney a retrouvé sa magie sur une période de dix ans avec une série de succès comme « La petite sirène », « La belle et le bête », « Aladdin » et « Le Roi lion »....

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