Chihiro Furuya ist seit seiner Kindheit von Zombies besessen und träumt von einer untoten Lebensgefährtin. Seine Obsession wird handlungsleitend, als seine Katze Baabu von einem Auto überfahren wird; daraufhin beschließt Chihiro, einen Wiederbelebungstrank zu brauen, um sein Haustier zurückzuholen. Während seiner Experimente trifft er auf Rea Sanka, ein wohlhabendes Mädchen, das ihre Frustration über ihr bedrückendes Zuhause dadurch entlädt, dass sie in einen verlassenen Brunnen ruft. Nach ihrer ersten Bekanntschaft ermutigt Rea Chihiro, seine Forschungen fortzusetzen, woraufhin er mithilfe giftiger Hortensien aus dem Familiengarten seiner Familie schließlich erfolgreich ist.
Unwissend, dass der Trank tatsächlich wirkt, trinkt Rea ihn in der Absicht, ihr Leid durch den Tod zu beenden, da sie glaubt, es sei Gift. Stattdessen interagiert die Magie des Elixiers mit einem tödlichen Unfall, wodurch sie als Zombie aufersteht. Mit Chihiros Unterstützung versucht sie, sich in ihrer neuen Existenz zurechtzufinden. Obwohl dies für einen Jungen, der eine Zombie-Freundin sucht, wie ein Traum wirken mag, wird das Leben in Sankarea zunehmend bizarr, da Chihiro Reas ungewöhnliche neue Gelüste und die unerwarteten Konsequenzen ihrer Verwandlung bewältigen muss.