La planète est sous la domination des zombies, chaque jour plus nombreux. Un petit groupe de militaires et de chercheurs scientifiques occupent une ancienne base de missiles situé sous la terre. L'autorité est représenté par le militaire Rhodes, qui exerce une petite dictature au sein du groupe. Quatre amis, Sarah, Miguel, John et Don essaye de se révolter contre la pression de l'armée. Les militaires doivent chaque jour « s'approvisionner » en zombies pour le compte du docteur Logan, surnommé Frankenstein, médecin qui se livre à des expériences sur les morts afin de trouver une solution aux problèmes.
Logan espère pouvoir domestiquer les zombies. Pendant une opération de capture, Miguel est mordu par une créature. La tension est de plus en plus vive entre civils et militaires. Pour Rhodes, les travaux de Logan n'avancent pas assez vite. Pourtant, le docteur semble avoir réussi à « apprivoiser » un zombie, qu'il a surnommé Bub. Mais Rhodes découvre que Logan le nourrit avec ses soldats morts. Il le tue ainsi que son assistant et, devenu hystérique, ordonne qu'on livre Sarah et ses amis aux zombies. Avant de mourir, Miguel fera monter une plate-forme à la surface et permettra à tous les zombies de pénétrer dans la base…
Beaucoup ont reproché au film son rythme lent. Il n'en demeure pas moins que Day of the Dead est un vrai film de zombies, à la dimension psychologique très poussée. Tom Savini nous a concocté des effets spéciaux hallucinants de réalisme et va très loin dans l'horreur graphique. Il est amusant de voir que dans ce film, ce sont les humains qui sont sous terre et non les morts. Roméro critique aussi sévèrement l'armée et le pouvoir. Le film tient toutes ses promesses et achève, pour le moment, la meilleure trilogie du cinéma d'horreur !