Der ehemalige NASA-Wissenschaftler Dr. DeMarco (John Carradine) wird von einer geheimen Regierungseinheit beauftragt, eine tödliche Waffe zu entwickeln. DeMarco, der von seinem skrupellosen Assistenten Franchot unterstützt wird, beginnt mit grausamen Experimenten. Er verwendet Leichen von Verbrechern und Wissenschaftlern, um sie in unheimliche Zombie-Roboter zu verwandeln, die er als Astro-Zombies bezeichnet. Währenddessen wird ein Team von Regierungsagenten und Wissenschaftlern, darunter der erfahrene Professor Holman, auf die mörderischen Machenschaften von DeMarco aufmerksam. Sie versuchen verzweifelt, die Identität des Mörders und die Gründe hinter den grausamen Taten aufzudecken. Als die Astro-Zombies immer mehr Opfer fordern, wird der Wettlauf gegen die Zeit immer dringlicher.
