L'histoire se déroule en 2019, six ans après les évènements de The House of the Dead 4 et 20 ans après ceux de House of the Dead. Les civilisations humaines se sont depuis longtemps effondrées suites à une succession d'horribles incidents impliquant des morts-vivants qui, peu à peu, ont balayé toute résistance humaine et se sont rendus maîtres du monde. Ancien agent de l'AMS, Thomas Rogan et son équipe de commandos disparaissent mystérieusement dans l'infiltration d'un service abandonné de recherche secret, appartenant autrefois à la corporation DBR et dirigé par Caleb Goldman (antagoniste principal de House of the Dead 2 et House of the Dead 4), qui avait initialement financé (et repris après sa mort à la fin de House of the Dead) les sombres recherches du Dr Curien. Lisa Rogan, sa fille (dont la mère n'est autre que Sophie Richard, petite amie de Rogan que celui-ci parvint à sauver à la fin de House of the Dead), part à sa recherche accompagnée de l'ancien coéquipier de Thomas : « G ».

Le jeu permet également d'en apprendre plus sur le Dr Curien, principal antagoniste de House of the Dead premier du nom, indiquant que sa principale motivation, lorsqu'il commença ses recherches sur la mort-vie, était en réalité de trouver un traitement efficace visant à soigner son jeune fils, Daniel, atteint d'une maladie incurable contre laquelle la médecine ordinaire était impuissante.

Ensemble, ils exploreront l'institut de recherche EFI (maintenant infesté de zombis et de créatures mutantes), secourront Rogan et, avec l'aide de Daniel Curien (à présent guéri de sa maladie), mettront définitivement hors d'état de nuire le Dr Curien, ressuscité et transformé en un monstre surpuissant, la "Roue du destin", qui fera office de boss final.