ある日突然、それは起こった。謎の新型ウィルスに感染した者がゾンビと化し、生きた人間を次々と襲ってその肉を喰らい始めたのだ。そのウィルスはパンデミック（爆発感染）を引き起こし、猛烈な勢いで全世界へと広まっていった。それから数ヶ月、地球上は人喰いゾンビで埋め尽くされ、人類はほぼ絶滅状態となった。アメリカに住む人間の大半もこのウィルスに感染し、アメリカはいまやまさに"ゾンビ合衆国（ランド）"となっていた。大学生だったコロンバス（ジェシー・アイゼンバーグ）はテキサス州ガーランドでも数少ない生き残りの１人だった。臆病で胃腸が弱く、引きこもりで友達もいないネットゲームおたくで、当然童貞の彼は、"ゾンビの世界で生き残るための32のルール"を作り、それを慎重に実践して生き延びてきた。彼は両親の住むコロンバス州オハイオへと向かう旅の途中、屈強な腕力と抜群の射撃テクニックでゾンビ地獄を生き延びてきたワイルドな男タラハシー（ウディ・ハレルソン）と出会い、彼の車に同乗させてもらう。タラハシーは過去の辛い経験からゾンビを心底憎み、ゾンビを退治することを楽しんでいた。だが、同時に彼はそれ以上に、通りがかりのスーパーや雑貨店で大好物のスポンジケーキ"トゥインキー" を見つけだすことに命をかけていた。2人は廃墟と化した大型スーパーで、迫りくるゾンビ軍団を倒しながら"トゥインキー"を探す中、ウィチタ（エマ・ストーン）とリトルロック（アビゲイル・ブレスリン）という姉妹と出会う。プロの詐欺師だった彼女たちは、妹のリトルロックがゾンビに噛まれたと偽って、一度はコロンバスとタラハシーの武器と車を奪い逃亡するが、やがて安全のためにお互いの必要性を感じ、行動を共にすることになる。コロンバスは、ウィチタからオハイオがすでに壊滅状態であることを知らされ、実家に戻ることをあきらめ、3人と旅を続ける。4人の目的地はロサンゼルス郊外にある遊園地"パシフィックランド"。そこは「ゾンビとは無縁の天国がある」と噂されており、彼らはその噂にかすかな望みをかけたのだった。途中、彼らはビバリーヒルズの高級住宅街にあるハリウッド・スターの豪邸を物色し、ビル・マーレイの家でいままでの悪夢が嘘のような楽しい数日を過ごした。4人の友好関係は深まり、特にコロンバスのウィチタへの想いは強くなるが、ウィチタとリトルロックはある朝、男たちを残して"パシフィックランド"へ向かうのだった。"パシフィックランド"に辿りついたウィチタとリトルロックは、貸し切り状態の夜の遊園地を思う存分楽しむ。だが、その美しい照明に釣られ、付近にうごめく無数のゾンビたちがその遊園地に集結してきた。飢えたゾンビたちに取り囲まれ、絶体絶命のウィチタとリトルロック。その危機を救うべく、コロンバスとタラハシーも完全武装で"パシフィックランド"に駆け付けた。果たして彼らの運命は?　彼らはこの地獄を生き抜くことが出来るのだろうか!?