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L'ex investigatore delle Nazioni Unite Gerry Lane, sua moglie Karin e le loro due figlie, Rachel e Connie, si trovano nel traffico intenso di Philadelphia quando la città viene invasa dagli zombie; Gerry scopre che un'infezione impiega 12 secondi per completarsi. Mentre il caos si diffonde, i Lane scappano a Newark e si rifugiano in un appartamento con una coppia e il loro giovane figlio, Tommy. Vengono salvati da un elicottero inviato dal vicesegretario generale delle Nazioni Unite Thierry Umutoni e portano Tommy con loro dopo che i suoi genitori sono stati entrambi infettati a causa del loro rifiuto di accompagnarli. Il gruppo viene portato su una nave della Marina degli Stati Uniti nell'Oceano Atlantico, dove scienziati e personale militare stanno analizzando l'epidemia. Andrew Fassbach, un virologo, insiste sul fatto che la peste è un virus e che lo sviluppo di un vaccino dipende dalla ricerca della sua origine; Gerry, dopo che la sua famiglia è stata minacciata di sfratto dalla sicurezza della nave, accetta di aiutare Fassbach nella sua ricerca.

Gerry, Fassbach e una scorta di Navy SEAL volano per la prima volta a Camp Humphreys, in Corea del Sud, dove è stata segnalata la prima presenza di zombie. All'atterraggio vengono attaccati dagli zombie e Fassbach va nel panico e si uccide accidentalmente quando inciampa e si spara in testa con la sua stessa pistola. I soldati americani presenti nel campo salvano la squadra e Gerry scopre che l'infezione è stata introdotta nella base dal suo medico. Gerry intervista un ufficiale della CIA imprigionato nella base che gli dice di andare in Israele, rivelando che il Mossad israeliano è riuscito a conoscere il virus prima dell'epidemia ed è riuscito a costruire una zona sicura. Karin tenta di contattare Gerry al telefono e il gruppo viene attaccato dagli zombie attratti dallo squillo, mentre solo Gerry e il pilota riescono a fuggire.

A Gerusalemme, Gerry incontra Jurgen Warmbrunn, un alto funzionario del Mossad, che gli spiega di aver intercettato le comunicazioni delle truppe indiane che combattono contro i "rakshasa" (zombie). Grazie alle loro conoscenze, il paese è riuscito a mettersi in quarantena costruendo un grande muro e permettendo a un gran numero di rifugiati di entrare in città. Mentre Warmbrunn mostra la città a Gerry, un forte canto celebrativo dei rifugiati attira gli zombie dall'esterno della città e questi fanno breccia nel muro. Mentre la città viene rapidamente invasa, Warmbrunn ordina ai soldati israeliani di scortare Gerry fino al suo aereo, con il supporto aereo di un elicottero della Forza di Difesa israeliana. Durante il tragitto, Gerry nota degli zombie che ignorano un uomo anziano e un ragazzo emaciato. Quando una delle accompagnatrici, identificata solo come "Segen", viene morsa alla mano, Gerry amputa rapidamente l'appendice, evitando ulteriori infezioni, e i due riescono a lasciare la città a bordo di un aereo di linea.

Riflettendo su ciò che ha visto a Gerusalemme, Gerry chiama Thierry e gli fa deviare l'aereo verso una struttura di ricerca medica dell'Organizzazione Mondiale della Sanità a Cardiff. Durante l'avvicinamento, viene scoperto uno zombie clandestino e la maggior parte dei passeggeri e degli assistenti di volo vengono rapidamente infettati. Gerry fa esplodere una granata per rompere la cabina ed espellere gli zombie, ma questo provoca un atterraggio di fortuna.

Gerry e Segen sopravvivono all'incidente e si dirigono verso la struttura di Cardiff dove Gerry sviene per le ferite riportate. Tre giorni dopo, Gerry si risveglia e spiega ai dipendenti dell'OMS una teoria: gli zombie ignorano i malati terminali o i feriti gravi perché non sono ospiti adatti all'infezione. Suggerisce di iniettarsi un agente patogeno mortale per agire come "mimetico" contro gli zombie. Tuttavia, gli scienziati fanno notare che i loro agenti patogeni si trovano in una parte della struttura infestata dagli zombie. Gerry, Segen e il primario si fanno strada nel laboratorio e Gerry si ritrova nella stanza con i campioni di patogeni. Prima che possa uscire, uno zombie solitario appare dietro la porta e blocca l'unica via di fuga di Gerry, costringendolo a iniettarsi uno degli agenti patogeni per verificare la sua teoria. Quando Gerry apre la porta, la sua teoria si rivela corretta: lo zombie lo ignora, permettendogli di camminare con i campioni di agenti patogeni e di aggirare in sicurezza gli altri zombie del laboratorio.

Gerry e Segen arrivano in una zona sicura a Freeport, in Nuova Scozia, dove si riunisce alla sua famiglia e a Tommy. Viene poi sviluppato un vaccino che agisce come mimetico contro gli zombie, permettendo ai sopravvissuti di fuggire in sicurezza dalle aree infestate dagli zombie e persino di organizzare offensive contro di loro, ma la guerra continua.