Net zoals in de voorgaande spellen is het verhaal in de zombie-modus episodisch. Het basis spel komt met het eerste hoofdstuk, ''Shadows of Evil'', dat gespeeld wordwordt met een nieuwe groep personages,: Nero Blackstone ([[Jeff Goldblum]]), Jessica Rose ([[Heather Graham]]), Jack Vincent ([[Neal McDonough]]) en Floyd Campbell ([[Ron Perlman]]), en plaatsvindt in de fictieve ''Morg City''. Het basisspel bevat net zoals het spel ''[[Call of Duty: Black Ops|Black Ops]]'' ook weer een ''Zombies Arcade'' minigame.
In zombie-modus vechten de spelers tegen zombies die door barrières het gebied van de spelers binnendringen en de spelershen belagen door ze te slaan. De spelers zijn in het begin bewapend met alleen een pistool en een mes. Als een speler een vijand raakt met wapens verkrijgt hij hiermee punten; doodt hij de vijand dan krijgt hij nog een aparte bonus. De hoeveelheid punten in deze bonus is afhankelijk van het wapen waarmee de speler de zombie doodt. Met de verkregen punten is er de mogelijkheid om deuren te openen, perks te kopen, wapens te kopen en wapens te upgraden.
Een spel is verdeeld in rondenrondes die elk een gefixeerd aantal zombies hebbenbevatten. De hoeveelheid zombies wordt per ronde hoger evenals de levenspunten en snelheid van de zombies. Alhoewel er uiteindelijk meer zombies in een ronde komen, kunnen er maximaal 24 zombies in leven zijn,. wordtWordt er een gedood, dan komt er een nieuwe bij.
Naast de normale rondes zijn er ook zogenaamde "hellhound-rondes"; hierin zijn er uitsluitend agressieve honden die de spelers proberen te bijten. Een hap van een hond richt minder schade toe dan een slag van een zombie. Als alle honden gedood zijn krijgen de spelers weer volledige munitie. In sommige levels zijn er soms ook baas zombies, deze komen in dezelfde rondes als de gewone zombies maar zijn moeilijker te doden en richten meer schade toe. Als de speler zo een baas zombie doodt, laat deze meestal een ''power-up'' achter.
