O inspetor-chefe Dreyfus captura um cientista e faz com que ele crie uma arma de destruição em massa. Então, ele impõe uma única condição para não destruir o planeta: Que o inspetor Clouseau seja exterminado.
O detetive de carne e osso Eddie Valiant é contratado para descobrir o que está acontecendo com o coelho Roger Rabbit e sua mulher Jessica, suspeita de infidelidade. Quando Marvin Acme é encontrado morto, Roger é o principal suspeito do crime no mundo real. Para piorar a situação, um vilão quer acabar de uma vez por todas com Roger, Jessica e todos os desenhos animados.
Tess Trueheart quer apenas ter uma vida tranquila com seu namorado, Dick Tracy, um detetive da polícia. Porém, existe alguém que pode atrapalhar os sonhos do casal. Este alguém é Big Boy Caprice, um gângster que decidiu fazer uma guerra pelo domínio da cidade e comandar todos os bandidos. Para complicar ainda mais a situação, Dick Tracy também precisa resistir aos avanços da bela Breathless Mahoney, uma sedutora cantora de boate.
Uma joia famosa, conhecida como Pantera Cor de Rosa, foi novamente roubada, e Inspetor Clouseau é chamado para pegar o ladrão. Ele está convencido de que o Fantasma voltou e utiliza todos os seus recursos para revelar sua verdadeira identidade.