Sejak kecil, Chihiro Furuya yang terobsesi dengan zombie, selalu menginginkan seorang pacar undead. Keinginannya untuk hal-hal yang berbau zombie segera berguna saat kucingnya, Baabu, tertabrak mobil. Hal ini memicu Chihiro untuk mencoba membuat ramuan kebangkitan agar bisa menghidupkan kembali Baabu. Dalam usahanya, dia melihat seorang gadis kaya bernama Rea Sanka yang setiap hari berteriak ke dalam sumur tua tentang kehidupan menekannya. Setelah bertemu dan menjalin kedekatan dengannya, Chihiro diyakinkan oleh Rea untuk terus berusaha menyelamatkan Baabu. Akhirnya, dengan bantuan bunga hidrangea beracun dari taman keluarga Rea, dia berhasil.
Tanpa mengetahui bahwa ramuan itu berhasil, dan untuk melarikan diri dari beban hidupnya, Rea meminum ramuan kebangkitan itu, berpikir bahwa itu akan membunuhnya. Meskipun tidak membunuhnya, efek dari ramuan tersebut tetap ada, dan kematiannya akibat kecelakaan fatal menyebabkan dia terlahir kembali sebagai zombie. Dengan bantuan Chihiro, Rea berusaha menyesuaikan diri dengan kehidupannya yang baru—meskipun sebagai undead.
Bagi seorang anak laki-laki yang menginginkan pacar zombie, situasi ini mungkin terasa seperti mimpi yang menjadi kenyataan. Namun, di Sankarea, kehidupan Chihiro menjadi lebih aneh dari biasanya saat dia menghadapi keinginan aneh Rea dan akibat tak terduga dari transformasinya.
