In het Marvel Multiverse bevindt zich een alternatieve aarde, Earth-2149 genaamd, die alternatieve zombieversies van Marvel-superhelden bevat. Het verhaal begint als een onbekende superheld uit een andere dimensie, meegebracht door de “Honger”, een noodlanding maakt en vervolgens de Avengers, X-Men, Fantastic Four en bijna alle andere superhelden infecteert. De infectie verspreidt zich door contact met het bloed van het slachtoffer, meestal door een beet van een besmet individu. De zombie-superhelden behouden grotendeels hun intellect, persoonlijkheid en superkrachten, hoewel ze voortdurend worden gedreven door de “honger” naar mensenvlees. (Captain America merkt op dat hij nog functioneert met -letterlijk- een half brein, nadat hij gedeeltelijk onthoofd is door Magneto met zijn eigen schild). Als het verhaal begint, hebben de Marvel Zombies al het niet-transhumane menselijke leven op Aarde verslonden en zitten ze nu zonder voedsel (zoals voorafgegaan in Marvel Zombies: Dead Days, een latere tie-in).
De serie begint waar de Crossover-verhaallijn eindigde, met Magneto die de cross-dimensionale transporter vernietigt nadat de Ultimate Fantastic Four en de overlevenden terug naar het Ultimate universum zijn ontsnapt. Na een gevecht met de zombies, komt Magneto erachter dat de Acolytes en Forge nog in leven zijn op Asteroid M. Maar voordat hij hen kan bereiken, wordt hij opnieuw aangevallen, gedood en opgegeten door de zombies, hoewel hij erin slaagt om de gezombificeerde Hawkeye te onthoofden. De Silver Surfer arriveert op Aarde en informeert de zombies dat zijn meester Galactus op weg is om de planeet te verslinden. De zombies vallen de Silver Surfer aan, die wordt overmeesterd en verslonden door verschillende van de voormalige superhelden: Kolonel Amerika, Iron Man, Giant-Man, Spider-Man, Luke Cage, de Hulk, en Wolverine. Nadat ze een deel van de Power Cosmic hebben bemachtigd, slachten ze de meeste overgebleven zombies af, met de bedoeling hun honger te stillen ondanks de onsmakelijkheid van de zombies.
De Acolytes keren terug naar de Aarde om Magneto te vinden, maar ontdekken in plaats daarvan een nog levende Black Panther. De Panther is ontsnapt uit het lab van de zombie Giant-Man, die hem in leven heeft gehouden als voedselbron, waardoor de Panther nu een arm en een voet mist. Zombie Wasp krijgt ruzie met haar man wanneer ze ontdekt dat hij de Black Panther aan het hamsteren was. Hij onthoofdt prompt de Zombie Wasp door haar hoofd af te bijten, dat nog steeds gevoelig is. Nadat hij het hoofd van de Wasp ziet smeken om vlees, concludeert Black Panther dat de honger meer psychologisch dan fysiek is.
Ondertussen hebben de zombies besloten dat het vlees van andere zombies gewoon niet bevredigend is. Galactus arriveert dan op Aarde en wordt aangevallen door de zombies, maar hij weert ze gemakkelijk af. Giant-Man, Iron Man en Bruce Banner maken een apparaat dat de krachten versterkt die ze van de Silver Surfer hebben gekregen, en samen met Colonel America, Luke Cage, Spider-Man en Wolverine zijn ze in staat om Galactus te verwonden. De door kosmische krachten aangedreven zombies vechten tegen gezombificeerde versies van verschillende supervillains, hoewel Kolonel America wordt gedood door de Red Skull, en gaan dan verder met het verslinden van Galactus. Giant-Man, de Hulk, Iron Man, Luke Cage, Spider-Man en Wolverine worden vervolgens doordrenkt met Galactus’ kosmische kracht, waardoor de groep collectieve Galacti wordt.
Vijf jaar later keren Black Panther, de Acolytes, en de Wasp, hersteld met een cybernetisch lichaam, terug naar de Aarde om de planeet ontvolkt aan te treffen. Onbekend voor hen (hoewel het een hypothese is), hebben de Zombie Galacti hun honger meegenomen naar de sterren.
In de laatste scènes is een intelligent buitenaards ras op een verre planeet bang voor de komst van Galactus, omdat ze de tekenen van zijn op handen zijnde komst aan de nachtelijke hemel kunnen zien. Tot hun afgrijzen landen de Zombie Galacti in plaats daarvan op hun wereld en beginnen onmiddellijk de bevolking op te eten.