Od dzieciństwa Chihiro Furuya, obsesyjnie zainteresowany zombie, pragnie mieć dziewczynę będącą nieumarłym. Jego fascynacja wszystkim, co związane z zombie, okazuje się przydatna, gdy jego kot, Baabu, zostaje potrącony, co skłania Chihiro do próby ugotowania mikstury przywracającej do życia, aby ocalić zwierzę. Podczas tego przedsięwzięcia zauważa zamożną dziewczynę o imieniu Rea Sanka, która codziennie krzyczy do starego studni o swoim przytłaczającym życiu. Po spotkaniu i nawiązaniu więzi z nią, Chihiro zostaje przekonany przez Reę, by nie poddawać się w ratowaniu Baabu. Ostatecznie odnosi sukces dzięki jadowitym kwiatom hortensji z ogrodu rodziny Rea. Nieświadoma sukcesu mikstury i pragnąca uciec od obowiązków swojego życia, Rea wypija miksturę przywracającą do życia, błędnie sądząc, że zabije ją. Choć nie zabija jej, efekty pozostają, a jej śmierć w wyniku śmiertelnego wypadku powoduje, że zostaje odrodzona jako zombie. Dzięki pomocy Chihiro, Rea stara się dostosować do swojego nowego – choć nieumarłego – życia. Dla chłopca pragnącego dziewczyny-zombie, sytuacja ta mogłaby wydawać się spełnieniem marzeń. Ale w Sankarea życie Chihiro staje się dziwniejsze niż zwykle, gdy musi radzić sobie z dziwnymi nowymi apetytami Rea i nieprzewidzianymi konsekwencjami jej transformacji.