Dentro del Multiverso Marvel hay una Tierra alternativa designada Tierra-2149, que contiene versiones alternativas de zombis de los superhéroes de Marvel. La historia comienza cuando un superhéroe desconocido de otra dimensión, traído por el «Hambre», se estrella antes de infectar a los Vengadores, los X-Men, los Cuatro Fantásticos y casi todos los demás superhéroes. La infección se propaga por contacto con la sangre de la víctima, normalmente a través de la mordedura de un individuo infectado. Los superhéroes zombis conservan en gran medida su intelecto, su personalidad y sus superpoderes, aunque se dejan llevar por el «hambre» de carne humana. (El Capitán América señala que sigue funcionando con -literalmente- medio cerebro, al haber sido parcialmente decapitado por Magneto con su propio escudo). Al comenzar la historia, los Marvel Zombies ya han devorado toda la vida humana no transhumana de la Tierra y ahora están sin comida (como se prefigura en Marvel Zombies: Dead Days, un tie-in posterior).
La serie comienza donde terminó el arco argumental del Crossover, con Magneto destruyendo el transportador transdimensional después de que los Ultimate Fantastic Four y los supervivientes escaparan de vuelta al universo Ultimate. Tras una batalla con los zombis, Magneto se entera de que los Acólitos y Forja siguen vivos en el Asteroide M. Sin embargo, antes de poder llegar a ellos, es atacado una vez más, asesinado y devorado por los zombis, aunque consigue decapitar al Ojo de Halcón zombificado. Silver Surfer llega a la Tierra e informa a los zombis de que su amo Galactus está en camino para devorar el planeta. Los zombis atacan a Silver Surfer, que es dominado y devorado por varios de los antiguos superhéroes: Coronel América, Iron Man, Giant-Man, Spider-Man, Luke Cage, Hulk y Wolverine. Después de adquirir una porción del Poder Cósmico, masacran a la mayoría de los zombis restantes, con la intención de saciar su hambre a pesar de lo poco apetecible de estos últimos.
Los Acólitos regresan a la Tierra para encontrar a Magneto, pero en su lugar descubren a una Pantera Negra aún viva. La Pantera ha escapado del laboratorio del zombi Giant-Man, que lo ha estado manteniendo vivo como fuente de alimento, como resultado de lo cual a la Pantera le falta un brazo y un pie. Zombie Wasp se enzarza en una discusión con su marido cuando descubre que estaba acaparando a la Pantera Negra. Rápidamente decapita a la Avispa Zombie mordiéndole la cabeza, que sigue siendo sensible. Tras observar la cabeza de la Avispa pidiendo carne, Pantera Negra razona que el hambre es más psicológica que física.
Mientras tanto, los zombis han decidido que la carne de otros zombis simplemente no es satisfactoria. Galactus llega entonces a la Tierra y es atacado por los zombis, pero los repele fácilmente. Giant-Man, Iron Man y Bruce Banner crean un dispositivo que amplifica los poderes que obtuvieron del Silver Surfer, y junto con el Coronel América, Luke Cage, Spider-Man y Wolverine son capaces de herir a Galactus. Los zombis con poderes cósmicos luchan contra las versiones zombificadas de varios supervillanos, aunque el Coronel América es asesinado por Cráneo Rojo, y luego proceden a devorar a Galactus. Giant-Man, Hulk, Iron Man, Luke Cage, Spider-Man y Wolverine son entonces infundidos con el poder cósmico de Galactus’ el grupo se convierte así en Galacti colectivo.
Cinco años después, Pantera Negra, los Acólitos y la Avispa, restaurada con un cuerpo cibernético, regresan a la Tierra para encontrar el planeta despoblado. Sin saberlo (aunque es una hipótesis), los Galacti Zombies han llevado su hambre a las estrellas.
En las escenas finales, una raza alienígena inteligente de un planeta lejano teme la llegada de Galactus, ya que pueden ver las señales de su inminente llegada en el cielo nocturno. Para su horror, los Galacti Zombies aterrizan en su mundo e inmediatamente comienzan a consumir a la población.