Depuis son enfance, Chihiro Furuya, obsédé par les zombies, a toujours voulu avoir une petite amie morte-vivante. Très vite, son amour pour toutes choses zombies lui est utile lorsque son chat Baabu se fait écraser, ce qui pousse Chihiro à essayer de créer une potion de résurrection pour le ramener à la vie. Au cours de sa quête, il rencontre une fille riche nommée Rea Sanka qui crie tous les jours dans un vieux puits à propos de sa vie oppressante. Après l’avoir rencontrée et s’être lié d’amitié avec elle, Chihiro est convaincu par Rea de persévérer dans sa mission pour sauver Baabu. Finalement, il réussit avec l’aide des fleurs d’hortensia empoisonnées du jardin de la famille de Rea.
Ignorant le succès de la potion et cherchant à échapper aux fardeaux de sa vie, Rea boit la potion de résurrection, pensant à tort qu’elle va mourir. Bien qu’elle ne la tue pas, les effets persistent et sa mort due à un accident fatal la fait renaître en tant que zombie. Avec l’aide de Chihiro, Rea s’efforce de s’adapter à sa nouvelle vie – bien que non-morte -.
Pour un garçon qui voulait une petite amie zombie, cette situation semblerait être un rêve devenu réalité. Mais dans Sankarea, la vie de Chihiro devient plus étrange que d’habitude alors qu’il doit faire face aux nouvelles envies étranges de Rea et aux conséquences imprévues de sa transformation.
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