El rotoscopio es una máquina que permite a los animadores diseñar imágenes para películas de animación, tradicionalmente películas de dibujos animados, aunque puede usarse para ciertos efectos especiales (como los sables láser de la película Star Wars, de 1977). Aplicado a un dibujo animado consiste, esencialmente, en reemplazar los fotogramas de una filmación real por dibujos «calcados» sobre cada fotograma. Así se transmite al dibujo la naturalidad y secuencialidad de movimientos, expresiones, luces, sombras y proporciones propias de la filmación original que sirvió de base para la animación. A la técnica de animación mediante el uso de un rotoscopio se le llama «rotoscopia», «rotoscopiado» o «rotoscopado». El soporte de fotogramas original sobre el que se trabaja en un rotoscopiado es, en el cine tradicional, una lámina de celuloide transparente (en inglés, un cel, apócope de «celuloide»).
Desde principios del siglo XXI, tras la así llamada «revolución digital», la técnica del rotoscopiado está prácticamente abandonada. Fue reemplazada por otra técnica en la que ya no se trabaja sobre imágenes obtenidas por filmación tradicional sobre celuloide, sino filmadas y grabadas directamente en soporte electrónico digital: la captura de movimiento.
El rotoscopio fue inventado por Max Fleischer, que lo utilizó para su serie Out of the Inkwell a partir de 1912. Fleischer fue ayudado por su hermano Dave Fleischer, quien le aportó su ayuda a partir de 1914.