O enredo do filme se passa em Hollywood, em 1947, onde os personagens de desenho animado (chamados simplesmente de "desenhos") coexistem e interagem naturalmente com os seres humanos. O filme conta a história de Eddie Valiant, um detetive particular capturado em um mistério que envolve Roger Rabbit, um famoso astro dos desenhos animados acusado de homicídio.

Walt Disney Pictures comprou os direitos de filmagem de Who Censored Roger Rabbit? em 1981. Jeffrey Price e Peter S. Seaman já haviam escrito dois esboços do roteiro antes da Disney trazer Spielberg e a Amblin Entertainment para ajudarem a financiar o filme. Zemeckis foi contratado para dirigir as cenas em live-action, com Richard Williams supervisionando as seqüências de animação. Para inspiração, Price e Seaman estudaram os trabalhos de Walt Disney e da Warner Bros. Cartoons, da Era de Ouro da animação americana, especialmente os desenhos de Tex Avery e Bob Clampett. A produção foi transferida de Los Angeles para Elstree Studios, na Inglaterra, com o objetivo de acomodar Williams e seu grupo de animadores.