Ayumu Aikawa adalah seorang siswa SMA berusia 16 tahun yang dibunuh secara tragis ketika sedang menyelidiki sebuah rumah yang mencurigakan. Namun, dia segera terbangun di samping seorang gadis lapis baja aneh bernama Eucliwood Hellscythe. Dia mengungkapkan dirinya sebagai ahli nujum yang telah menghidupkan kembali Ayumu, akibatnya mengubahnya menjadi zombie!

Sekarang abadi, Ayumu mulai memburu pembunuhnya. Suatu hari, saat mencari di pemakaman, dia bertemu dengan seorang gadis muda yang riuh bernama Haruna, yang sedang bertarung melawan beruang dengan gergaji mesin sambil berpakaian seperti gadis ajaib. Setelah dia membunuh binatang itu, Haruna mencoba untuk menghapus ingatan Ayumu tentang dirinya, tetapi dia malah menyerap sihirnya untuk dirinya sendiri. Setelah kehilangan kekuatannya, Haruna memerintahkan Ayumu untuk mengambil perannya sebagai pemburu makhluk aneh yang dikenal sebagai “Megalo”, monster yang berkeliaran di dunia manusia dan meneror penduduk.

Kore wa Zombie Desu ka? mengikuti tingkah laku sehari-hari Ayumu yang berubah menjadi manusia dan menjadi zombie saat ia memulai kehidupan barunya yang menggelikan di mana hal-hal gaib menjadi hal yang biasa.