映画に登場するアニメキャラクターのカメオ出演に関しては、実際には設定年代以降にデビューしたキャラクター（ロードランナーやワイリー・コヨーテ、ティンカー・ベル等）も混じっているが、脚本を担当したピーター・S・シーマンはインタビューで「同映画はアニメ史についてのストーリーではなく、あくまでもエンターテイメント」として、時代錯誤は特に問題ではないと語っている。

撮影時は多くのシーンで実写とアニメーションが登場することもあり、出演者たちは常にアニメキャラクターの動きを予測しながらの演技を要された。また、アニメキャラクターが実写の物を持つような場面においては、人形を操るプロのパペッターなどが採用されたほか、専用のロボットなども用いて撮影が行われた。
ストーリー

トゥーンと人間が共存している、架空の1947年。アニメーション映画スターであるロジャー・ラビットは今日もベビー・ハーマンと共に映画撮影の真っ只中。しかし、いつもの調子が出ずNGばかり出してしまう。ロジャーの妻:ジェシカ・ラビットが浮気をしてるのではとの噂があるからだ。スランプに陥ったロジャーを心配した映画会社の社長:マルーンは私立探偵を雇う事にした。一方、私立探偵のエディ・バリアントは、かつてトゥーンに関わる仕事が大好きだったが、一緒に探偵をやっていた弟をトゥーンに殺害されて以来、トゥーンを憎んでおり、酒浸りの生活を送っていた。

エディはマルーンにジェシカの浮気現場を押さえるように依頼される。生活に困っていたエディはしぶしぶ了承。そして、彼女の浮気の証拠をつかみ、写真をロジャーに見せた翌日、ジェシカの浮気相手にしてトゥーン・タウンの所有者:マービン・アクメが何者かに殺害された。金庫を頭上から落とされるというトゥーンのような手口で。そしてその手口は、かつてエディの弟が頭の上にピアノを落とされて殺された方法と全く同じだった。

この事件に、新任のドゥーム判事が乗り出した。彼はトゥーンたちを嫌い、本来不死身のトゥーンを溶かして元の絵具に戻してしまう溶解液「ディップ」を発明しており、容疑者であるロジャーを「処刑」しようとする。逃亡犯となったロジャーはエディの私立探偵事務所に逃げ込んで救いを求め、懐中の窮鳥ならぬロジャーを見殺しにはできないエディは、事後従犯覚悟でロジャーを匿いつつ調査を進める。そしてその調査によって、この事件には大きな裏があり、トゥーン・タウン全体の運命が関わっていることが明らかになっていく。
登場人物
人間側
エディ・バリアント（英語版）
ボブ・ホスキンス本作の人間側の主人公。かつて弟のテディ、ガールフレンドのドロレスと共に私立探偵事務所を開いており、トゥーンに関わる事件（1937年のドナルドダックの甥の誘拐事件や、1940年のグーフィーのスパイ容疑を晴らすなど）を担当していた探偵。しかし、5年前に起きたトゥーンタウン銀行強盗事件の犯人の追跡中に、弟のテディが犯人のトゥーンによって頭にグランドピアノを落とされ死亡した。その惨劇の生々しい事件の記憶からトゥーン・タウンに行かなくなり、トゥーンのジョークやギャグを嫌って酒浸りの生活を送り、いわゆる落ちぶれ寸前の中年男に成り下がってしまった。笑うことをやめたせいで常に仏頂面で、すぐに癇癪をおこす。ロジャーにも心を開こうとしなかったが、ロジャーが失踪した後に起きたマービン・アクメ殺人事件に巻き込まれ事件を追ううちに、ロジャーと不思議な友情が芽生えていく。嫌っていてもトゥーンを想う気持ちはまだ残っており、ロジャーの悪ふざけに憤りながらも事件の真相を調査し、その結果、マービン・アクメ殺人事件や弟の死につながったトゥーン・タウンの銀行強盗事件がドゥーム判事によるものと突き止め、ドゥーム判事やトゥーン・パトロールのイタチ達を倒し、事件を解決した。その後再びロジャーのジョークにやられたが、かつてロジャーにやられたキスを仕返しにロジャーへとやったことにより和解し、ロジャー達と共にトゥーン・タウンへと行った。
ドゥーム判事（英語版）
クリストファー・ロイドトゥーンタウンに出所不明の大金をばらまき当選した、厳格で冷酷非情な判事であり本作のディズニーヴィランズ。エディと同様に、トゥーンのジョークやギャグを嫌っているが時折見せる行動や発言はトゥーンそのものでエディからも「ロジャーよりトゥーンだな」と言われるほど。犯罪を犯したトゥーンには一切の情けをかけずにディップ（溶解液）で溶かしていく。アクメ殺害の事件を担当し、トゥーン・パトロールを雇ってロジャーを有罪・死刑にしようとする。その正体は、マービン・アクメとR.K.マルーン殺害の真犯人にして、5年前に起きたトゥーンタウン銀行強盗事件を引き起こし、エディの弟テディを殺害した張本人。エディは犯人の「甲高い声とギラギラ光る目」を克明に覚えており、ひどく怯えていた。ロジャーたちを追い詰める過程でロードローラーに潰され圧死したかに見えたが、直後に復活しトゥーンとしての本性を現す。それまでの厳格さから一転、人間のエディに向けて殺人トゥーンジョークを繰り返す狂気的な形相に変貌し、あまりの不気味さや人間もトゥーンも平気で殺せる冷酷さにロジャーすら言葉を失った。一連の事件はトゥーン・タウンを消して跡地をフリーウェイ建設用地として売り飛ばすために起こしたもので、エディとロジャーたちの抹殺を試みるが、最後にエディの悪あがきによって逆に自らがディップ（溶解液）で溶かされるという形で死亡した。ドゥーム自身もトゥーンである事がわかったが、彼の体は全て帽子とサングラスと服に覆われていたので正体は一切不明のままでバッグスを始めとするトゥーン達からは「自分と同じ種族じゃない」と言われた。体を変化させる能力があるようで、目玉をナイフにして飛び出させたり、足からバネを出して跳躍したり、右手をハンマーや電動丸鋸に変えて攻撃したりと、多彩な変形を見せている。
ドロレス
ジョアンナ・キャシディ本作の人間側のヒロイン。ターミナル・バーで働くエディのガールフレンド。テディの死以降、関係は冷え切っていたが、エディとロジャーの逃亡劇に巻き込まれていくうちに昔の思いを取り戻し最終的に和解。ドゥームに追われている中、ロジャーとエディを隠れ家に匿ってくれたりと、二人の危機の手助けをしたりする。事件後、エディやロジャー夫妻とともにトゥーンタウンへと向かった。
マービン・アクメ
スタッビー・ケイトゥーンのアニメーション映画の小道具を担当しているおもちゃ会社『アクメファクトリー』の社長で、トゥーン・タウンの所有者。ジェシカ目当てでクラブに通い密会をしていたが、その現場がエディに押さえられた翌日、アクメファクトリー内で頭上に金庫を落とされ、遺体として見つかる。その後、ドゥームは彼が遺した遺言書を狙っており、イタチ達に探させている。
R.K.マルーン
アラン・ティルヴァーンロジャーが出演する映画の会社『マルーン・カートゥーン・スタジオ』の社長。ジェシカの浮気を気にしているロジャーに撮影に集中してもらうために、エディに100ドルの報酬で浮気現場を押さえてほしいと依頼し成功するが、それはトゥーン・タウンを手に入れて撮影所ごと売り飛ばすためであった。その事実をエディに告げた直後、ドゥームに背後から撃たれて殺害された。
サンティーノ警部補
リチャード・ルパルメンティエマービン・アクメ殺人事件の捜査を担当する刑事。バリアント兄弟、特に弟のテディとは親友だった。ドゥームが判事になった経緯と、ディップの原料（テレビン油、アセトン、ベンジン）をエディに教える。ドゥームがトゥーンで、全ての事件の真犯人であることを知ると「トゥーンの面汚しだ」と死んだ彼を軽蔑した。
トゥーン側
ロジャー・ラビット
チャールズ・フライシャー本作のトゥーン側の主人公。仕事でもプライベートでも人を笑わせることが生きがいの陽気なウサギ。性格はかなりのお調子者であるが活発でじっとしていることが大嫌いで、単調なリズムに耐えることができない。酒を飲ませると周囲を巻き込み、物体を破壊したり鼓膜が破れそうな声をあげるほどの強烈な暴走をしてしまうため、アルコールは控えており、その下戸っぷりは、本人も自覚している程。吹替版では基本的に一人称は「僕」だが稀に「俺」と呼ぶ（字幕版での一人称は「俺」が多かった）。マルーン・カートゥーン・スタジオのアニメーションに出演する看板スター。プライベートでは、誰よりも妻のジェシカを愛しており、彼女以外の女には一切興味を持たない。最近はジェシカの浮気が気になり、スランプに陥っている。彼のミスが原因で撮影は24回失敗中であり、その度に撮影を中止に追い込んでいる。エディとマルーンからジェシカの浮気相手のアクメとの密会の写真を見せられた翌日、アクメが殺害されたことで犯人にされたため、エディに助けを求める。事件当時、楽屋から手に入れた紙をジェシカへのラブレターとして使うが、終盤ではこれが出たり消えたりするインクを使って書いた、アクメの遺言書であることが判明する。その後、エディに再びジョークをかますが、逆に仕返しとして自分がしたキスをエディにやられた事で彼と和解し、事件後にジェシカとエディ達と共にトゥーン・タウンへと帰った。
ジェシカ・ラビット（英語版）
キャスリーン・ターナー ／ エイミー・アーヴィング（歌声のみ）本作のトゥーン側のヒロイン。人間の姿をしたトゥーンで、謎のセクシー美女だが、プライベートではロジャーの妻（「ラビット」は苗字）で仕事が終われば一緒に帰宅し、キスしたり子供っぽい遊びをしてイチャイチャしたりするが、彼のためにキャロットケーキを焼くなど妻らしい一面もある（終盤での台詞から）。自他共に認めるダイナマイトボディの持ち主で、会員制ナイトクラブ「インク・ペンキクラブ」の歌姫として人間の男の相手をしている。特にアクメに関しては、自身の密会を断ればロジャーを雇わないと言う約束を取り付けられてしまい、ショーが終わると彼と楽屋でよく密会している。しかし、誰よりもロジャーのことを心から愛しており、ロジャーの為ならどんなこともする覚悟を持っている。ロジャーがアクメ殺しの犯人にされた際には、エディを平手打ちで払いのけるなどおてんばな一面を見せたり、トゥーン・タウンでドゥームに背後から狙われているエディを拳銃で助けるなどクールな一面も持ち合わせている。事件解決後は再会したロジャーに熱く猛烈なキスをし、ロジャーとエディがお互いのジョークで和解したのを見届けると、ロジャーとエディ達と共にトゥーン・タウンへと帰った。本作ではターナーおよびアーヴィングともにクレジットされていない。
ベニー・ザ・キャブ
チャールズ・フライシャー黄色いタクシーのおしゃべりなトゥーン。運転手がいなくても自分で走ることができ、またタイヤがやられても本物の車を運転できる。ロジャーとは古くからの付き合いがある。行きたい方向へ親指を向ければ、どんなところにもやってくる。ドゥームの策略でディップ（溶解液）に触れてしまうが、幸いタイヤだけで本体は溶かされずに済んだ。アクメファクトリーでのドゥームとの対決後には、サンティーノ警部補達を連れてきた。荒っぽい運転だが、ジェシカを乗せるときは丁寧にドアを開けるなどしてレディファースト精神も見せた。
ベビー・ハーマン
ルー・ハーシュ（英語版）ロジャーの共演者。外見は赤ん坊で、撮影中も可愛らしい声色（エイプリル・ウィンチェル（英語版））で演技するが、実年齢は50歳の中年男。撮影の合間は葉巻を吸ったり、女性の尻を触るなどのセクハラをしたり、何度もNGを繰り返すロジャーを罵倒するなど物腰は荒々しいが、ロジャーの良き理解者であり親友でもある。
ミセス・ハーマン
エイプリル・ウィンチェル（英語版）ロジャーとベビーのアニメシリーズの新作『ザ・バニー・シッター』で、ベビーの母親役を演じている女性。その実体は脚だけで小道具とスタッフによるものであった。
ボンゴ・ザ・ゴリラ