En el Hollywood de los años cuarenta, los dibujos animados son actores en alza y tienen su propia zona de la ciudad, Dibullywood. Eddie Valiant, un detective con problemas con el alcohol, es contratado para encontrar pruebas que demuestren que Marvin Acme, magnate del negocio de los artículos de broma, está flirteando con Jessica Rabbit, cantante y esposa de la superestrella animada de unos estudios de cine, Roger Rabbit. Cuando Acme aparece asesinado, todas las pistas acusan a Roger que pedirá ayuda a Valiant para demostrar su inocencia.
No era tarea sencilla adaptar la novela de Gary K. Wolf. Robert Zemeckis trabajó codo con codo con el director de animación Richard Williams para mezclar actores de carne y hueso con dibujos animados. De hecho, Williams recibió un Oscar especial por su labor en la dirección de los personajes animados de esta película. El resultado fue un film cuyas técnicas de realización siguen siendo ejemplares hoy en día. Zemeckis contó con el apoyo de Steven Spielberg, que participó como productor junto a sus colaboradores habituales Kathleen Kennedy y Frank Marshall, quien también ejerció como director de la segunda unidad en una parte del rodaje. En total se realizaron 82.080 fotogramas animados por 326 dibujantes.
Richard Williams dibujó el personaje a partir del texto de K. Wolf. El conejo medía cerca de un metro de altura, medida que tenían que simular los actores cuando rodaban sus frases. Los colores de su vestuario, los pantalones rojos, los guantes amarillos y la pajarita azul a topos amarillos, se inspiran en la bandera norteamericana, aunque parte de estas prendas eran también un reflejo de otros personajes. Sus guantes, por ejemplo, se parecen a los de Mickey Mouse, dibujo, por cierto, que también aparece en la película, al igual que otros populares personajes como Bugs Bunny, el Pato Donald, el Pato Lucas, Porky o Dumbo. Warner y Disney unieron sus personajes para que pudieran salir en ‘¿Quién engañó a Roger Rabbit?’, con la condición de que hubiera un equilibrio en sus apariciones.
Uno de los aspectos más cuidados fue el del doblaje. Jessica Rabbit cuenta con la voz de Kathleen Turner, aunque no aparecía en los créditos. La voz de Roger Rabbit era la de Charles Fleischer, que hace doblete como Benny, el taxi. El actor ha sido la voz de Rabbit en cortos posteriores, como ‘Dolor de barriga’ (1989) o ‘Roger en la montaña rusa’ (1990), y para ayudar a que el equipo se metiera en el papel, cuando decía sus frases tras la cámara para que le dieran la réplica los actores, Fleischer solía llevar un disfraz de Roger Rabbit con el que se paseaba por el estudio. Zemeckis no escatimó en detalles a la hora de cuidar las voces de los personajes. Por ejemplo, Betty Boop está doblada por Mae Questel, la misma actriz que le puso voz en los cientos de cortos que protagonizó el dibujo en los años treinta. Questel llevaba medio siglo retirada del cine, pero hizo una excepción para volver a prestar su voz al personaje. Bugs Bunny y Porky también tienen la voz de su doblador habitual, Mel Blanc.
Bob Hoskins se hizo con el papel a pesar de no ser la primera opción. Spielberg y Zemeckis habían pensado en Bill Murray, pero no consiguieron ponerse en contacto con él y ficharon a Hoskins. Una anécdota que suele contar el actor del rodaje de esta película es que su hijo pequeño dejó de hablarle porque no entendía que no le llevara a casa a ninguno de los dibujos animados con los que estaba rodando. Su ilusión era conocer a Mickey Mouse.
El productor Joel Silver hace un cameo como Raoul, el director del corto que ruedan Roger y Baby Herman.
