40年代后期，洛杉矶有一片划归卡通动物族类居住的地区，称为“图恩城”。卡通明星兔子罗杰因疑心妻子杰西卡另有外遇，拍戏时常常走神，忘了台词，遭到他的搭档娃娃哈曼的奚落。卡通电影公司老板马隆便雇佣私人侦探埃迪，要他去查明情况，并拍下杰西卡偷情的照片，好让罗杰下定决心，斩断情缘，专心投入卡通系列片的拍摄。埃迪因自己的弟弟特迪不久前被“图恩城”的卡通角色暗害，也急于早日追出凶手，便慨然将此事承诺下来。
在图恩城酒吧里，极乐公司总经理马文·艾克梅对女歌星杰西卡的表演十分倾倒。马文靠经营玩具致富，整个图恩城的地产权全都归属他公司的名下。埃迪从女友多洛丝那里借来相机，暗暗跟踪，偷拍下马文与杰西卡幽会的照片。当罗杰看到这些照片，不禁妒火中烧，借酒泄恨。谁知酒一下肚，他全身就像陀螺一样飞速旋转起来，歇斯底里地发作了一通。偏巧就在当晚，马文遭人暗杀。
掌管图恩城治安的法官杜姆，认定罗杰涉嫌杀人，派出警探黄鼠狼小分队前来捉拿罗杰。罗杰仓皇出逃，躲进埃迪家的壁橱内。等埃迪来开橱门时，他便苦苦哀求埃迪设法相救。他发誓，他绝不是杀人犯。埃迪瞒过了警探黄鼠狼们，将罗杰带到酒吧，并从杰西卡口中证实：马文生前曾立下一纸遗嘱，死后愿将图恩城地产权无偿赠予卡通族类；而卡通电影公司老板马隆一直垂涎于图恩城地产权，于是暗设圈套，并逼迫杰西卡以色相引诱马文上钩。但是，马文被人暗杀后，遗嘱却下落不明。杰西卡一再向埃迪表明心迹，她对罗杰的爱情是至死不渝的。
不料，法官杜姆突然率领黄鼠狼小分队闯进了酒吧，搜出藏匿的罗杰，当场宣布要对罗杰绳之以法。埃迪巧生一计，请求杜姆执法前对罗杰赐酒一杯，当罗杰饮酒下肚，他就像陀螺一样飞旋起来，趁势夺路而逃。
埃迪找到马隆，一再追问，终于迫使他供出制造“桃色新闻”的实情，就在他刚要指出幕后真凶的一瞬间，有人从墙角开了黑枪，马隆当即毙命。
当埃迪追问马隆的同时，法官杜姆再度抓获罗杰；杰西卡因解救罗杰心切，也落入虎口。杜姆终于露出真面目，在极乐公司仓库里私设公堂，企图用他亲手研制的“狄弗”毒液，将罗杰和杰西卡一起处死。原来，杜姆就是这一系列暗杀事件的幕后真凶，他阴谋独占图恩城地产权，摧毁卡通族类的旧城，重新修筑楼群和快车道，并在道路两侧开设快餐馆、加油站等等，以牟取暴利。此刻，他正严刑逼供罗杰，让他交出马文的遗嘱。
在这千钧一发的危急关头，埃迪乔装成卡通角色赶到，他巧用计谋，先诱使杜姆的警探黄鼠狼们狂笑至死，然后驾驶一台压路机，直向杜姆轧过去。不料杜姆竟然是从卡通修炼成人形的，他不仅不惧怕碾压，还得意地宣称，暗害埃迪弟弟特迪的那个卡通角色，正是他杜姆本人。怒不可遏的埃迪以其人之道还治其人之身，将杜姆浸入狄弗毒液，一命呜呼。
兔子罗杰和杰西卡双双得救，埃迪和女友多洛丝也重新相聚。马文的遗嘱终被发现，原来，罗杰错将这份遗嘱当作一张废纸，用口红在其背面写了一封给杰西卡的情书。罗杰当众宣读情书，同时，也宣布了马文遗嘱即将付诸实施。图恩城顿时欢声雷动，卡通族类们载歌载舞，共庆胜利。