L'action se passe à Los Angeles, en 1947 ; dans un univers où les Toons (personnages de dessins animés) ne sont pas de simples dessins mais des personnes réelles extravagantes. Ils habitent à Toonville, une zone adjacente à Hollywood, et se déplacent régulièrement chez les humains pour tourner des dessins animés. Roger Rabbit est un lapin acteur et héros de dessins animés des Maroon Cartoons. R. K. Maroon, propriétaire des studios Maroon Cartoons, demande au détective privé Eddie Valiant d'enquêter sur une liaison possible qu'entretiendraient Jessica Rabbit, la femme de Roger Rabbit et Marvin Acme, inventeur délirant et directeur de l'ACME. Dans le passé, Valiant et son frère Teddy formaient une équipe de détectives réputée spécialisée dans les affaires de Toons. Mais depuis l'assassinat de son frère par un Toon, Valiant s'est retiré et a sombré dans l'alcool. D'abord réticent pour s'occuper d'une affaire avec un Toon, Valiant finit par accepter face à l'insistance de Maroon.
New York, toute la famille est impressionnée par Stuart, le « petit-nouveau », sauf George, qui affirme que « ce n'est pas son frère, c'est une souris ». Peiné, il avoue à ses parents adoptifs ressentir un vide. M. et M Little, intrigués par la révélation mystérieuse de Stuart, décident d'enquêter sur sa famille.
Stuart est seul car son frère George préfère jouer avec ses propres amis. Mais il sauve la vie d'une jeune oiselle, Margalo, et une amitié commence, quand, soudainement, celle-ci disparaît. Stuart part à sa recherche accompagné de son chat Snowbell. Ils découvrent alors que Margalo est sous l'influence d'un dangereux faucon, qui l'entraîne à commettre des vols…
Les frères Smuntz, à la mort de leur père héritent d’une fabrique de ficelle, d’une vieille maison qui tombe en ruine… ainsi que de divers objets sans grande utilité. Par un curieux concours de circonstances, c’est le moment où la petite amie de Lars (le premier des frères) décide de le mettre dehors, lui reprochant son manque d’ambition. Ensuite, son frère, Ernie, perd le restaurant haut de gamme qu’il tenait à cause d’un cafard trouvé dans l’assiette de homard du maire qui décède d’une crise cardiaque (le cafard provient en fait d’une boîte de vieux cigares cubains faisant partie de l’héritage). C’est donc par la force des choses que les deux frères emménagent dans la vieille bâtisse. Par hasard, ils découvrent que cette maison est en fait la dernière construction d’un architecte célèbre et qu’elle vaut une véritable fortune ; ils décident donc de la rénover pour la vendre. Le problème, c’est que la maison est déjà occupée… par une souris incroyablement rusée et tenace, qui ne se laissera pas jeter dehors si facilement.
Le film est composé de sept séquences illustrant huit morceaux de musique classique, réorchestrés et dirigés par le chef d'orchestre Leopold Stokowski à la tête de l'Orchestre de Philadelphie. La dernière séquence illustre deux morceaux et un intermède sépare la séquence 4 et 5. Chaque séquence est précédée d'une courte introduction où l'orchestre est en ombre chinoise.
Après avoir émigré aux États-Unis, la famille Souriskewitz vit dans un tout petit appartement de New York. À la suite d'une attaque des chats, ils sont obligés de s'enfuir... C'est alors qu'ils croisent la route d'une étrange souris habillée en cow-boy qui vend des billets de train pour l'Ouest... Intrigués, les Souriskewitz s'embarquent et, au terme du voyage, descendent à Green River où bien d'autres péripéties les attendent.
Une nuit de l'année 1897, alors que l'inventeur Mr Flaversham célèbre l'anniversaire de sa fille Olivia, une horrible créature proche de la chauve-souris interrompt la fête et kidnappe l'inventeur. Terrorisée, Olivia part chercher de l'aide auprès du célèbre détective Basil. Elle rencontre sur le chemin de Baker Street le Docteur David Q. Dawson, médecin militaire de retour d'Afghanistan. Après avoir entendu son récit, Basil ne semble pas très intéressé jusqu'au moment où il comprend que l'auteur de l'enlèvement ne peut être que Fidget, la chauve-souris, stupide mais fidèle serviteur, du professeur Ratigan. Ce dernier est un rat cruel et démoniaque, régnant sur les bas quartiers de Londres et qui n'a pour but que de renverser la Reine des Souris au Palais de Buckingham. Basil décide alors de mener l'enquête contre son ennemi de toujours pour sauver Mr Flaversham.
Le petit chat roux Tonnerre s'est perdu. Il est loin de chez lui, il cherche un abri pour éviter l'orage. Il se retrouve dans un mystérieux manoir où vit Lorenz le magicien. Lorenz vit dans un univers magique de conte de fées avec des habitants mystérieux : animaux, automates et autres jouets aux talents incroyables. Jack le lapin et Maggie la souris ne souhaitent qu'une chose : le départ de Tonnerre. Lorsque Lorenz est hospitalisé à la suite d'un accident à cause de Jack, son neveu profite de l'occasion pour mettre en vente le manoir, mais les autres résidents ne vont pas se laisser faire, ils élaborent une stratégie pour protéger le manoir...
Le soir de Noël, l'égoïste et acariâtre Ebenezer Scrooge reçoit la visite du fantôme de son ancien associé, Jacob Marley. Celui-ci tente de le convaincre de l'immoralité de son métier d'usurier. Jacob lui-même, qui « escroquait les veuves et grugeait les pauvres », montre à Ebenezer les lourdes chaînes qu'il est condamné à porter « pour l'éternité… et peut-être même au-delà ». Jacob menace Ebenezer de la damnation s'il ne revient pas à une conduite plus morale.
Madame Brisby est une souris des champs, veuve de Jonathan Brisby, et mère de quatre souriceaux : Teresa, Martin, Cynthia et Timothée. Elle habite dans un parpaing, au bord du champ des fermiers Fitzgibbons. Inquiète pour la santé de son fils Timothée, elle va voir monsieur Ages, une souris tout comme elle, afin de prendre conseil. Monsieur Ages, assez savant, diagnostique une pneumonie, et interdit à madame Brisby de faire sortir son fils par le froid actuel. Celle-ci acquiesce et part en emportant le médicament. En chemin, elle rencontre Jeremy, un corbeau. Ils sympathisent, mais sont interrompus par Dragon, le chat de la ferme, qui cherche à tuer tout ce qui se trouve sur son passage. Ils échappent à son attaque et rentrent se mettre à l'abri dans leurs habitations respectives.
Célestine est une jeune souris qui vit dans le monde souterrain des rongeurs, tandis que la surface est habitée par les ours. Les deux peuples ne se fréquentent pas du tout. À l'orphelinat où grandit Célestine, la vieille gardienne terrifie les enfants avec l'histoire du Grand Méchant Ours, mais Célestine n'y croit pas. Quelques années après, elle doit suivre un entraînement pour devenir dentiste, comme tous les rongeurs, mais elle n'a pas envie de devenir dentiste et préfère dessiner. Elle est tout de même envoyée pour faire la récolte des dents de lait que les oursons laissent sous leurs oreillers, et se retrouve à la surface, dans la ville des ours. Célestine doit récupérer la dent de lait d'un ourson fils de famille dont le père tient la confiserie Le Roi du sucre tandis que sa mère vend des dents de rechange dans la boutique d'en face, La Dent dure. Mais Célestine est aperçue et poursuivie. Elle atterrit dans une poubelle où elle finit enfermée toute la nuit. Au matin, l'ours Ernest se réveille affamé, et, s'apercevant qu'il n'a plus rien à manger, quitte la maison où il vit dans un petit bois sur une colline à l'écart de la ville pour aller gagner quelques pièces en faisant l'homme-orchestre sur la place. Mais les policiers finissent par lui confisquer ses instruments. Ernest a si faim qu'il se résout à faire les poubelles, et finit par découvrir Célestine, qu'il s'apprête à manger. Mais Célestine le convainc de ne pas la manger et lui montre un moyen d'aller se rassasier chez Le Roi du sucre en passant par le soupirail de la cave. Ernest, repu, remercie Célestine, qui rentre chez elle.
Tom et Jerry passent leur temps à se faire des farces et se tendre des pièges. Mais lorsqu’ils se retrouvent abandonnés par le hasard des choses, c’est ensemble qu’ils devront faire face aux dures lois de la rue.
Mickey est matelot sur le Steamboat Willie, sous les ordres du capitaine Pete. Reprenant les commandes du bateau que Mickey conduit au début du film, il lui ordonne de briquer le pont. Le bateau s'arrête entre-temps à un ponton pour embarquer une vache et d'autres animaux.
Mickey est le machiniste d'un train dont la locomotive est anthropomorphe. Il commence le film en nourrissant plusieurs personnages, le train avec du charbon, son chien puis lui-même. Minnie Mouse, installée dans le dernier wagon, rejoint Mickey à l'avant et joue un morceau au violon sur lequel il danse. Après le repas, le train a du mal à gravir une colline et malheureusement le wagon de Minnie se détache... finalement Mickey réussit à le rejoindre et après cet incident, il repart sur les rails avec Minnie ...
Pendant que ses frères s'amusent et que sa mère en lave un, une petite souris regarde avec envie les oiseaux volant dans le ciel et décide de voler elle aussi. Mais la tâche n'a rien d'aisé...