La población mundial ha sido infectada con un virus que les ha convertido en zombis. Son pocos los humanos que no han sido infectados, entre ellos, Colombus (Jesse Eisenberg), un estudiante de la Universidad de Texas. Columbus desea volver a su ciudad natal con la esperanza de encontrar a sus padres vivos aún. Por el camino encontrará a Tallahassee (Woody Harrelson), que se dirige a Florida con el objetivo de aniquilar el mayor número posible de zombis. Siguiendo juntos su viaje, se unirán a Wichita (Emma Stone) y Little Rock (Abigail Breslin), dos hermanas que también intentan sobrevivir en medio del caos. Los cuatro unirán sus fuerzas para luchar contra los zombis, aunque tendrán que superar además una tarea complicada: tener confianza entre ellos mismos.