Mùa thứ ba bắt đầu ở thời điểm một vài tháng sau khi nhóm thoát khỏi trang trại, và Lori đang trong những ngày cuối cùng của thời kỳ mang thai. Nhóm tình cờ phát hiện một nhà tù tràn ngập những thây ma và quyết định biến nó thành ngôi nhà mới của họ. Trong quá trình chiếm lĩnh nhà tù từ đám thây ma, một thây ma đã cắn vào mắt cá chân của Hershel và Rick bắt buộc phải cắt bỏ nó để tránh tình trạng nhiễm trùng. Họ nhanh chóng tìm thấy một số tù nhân còn sống sót, những người bị mắc kẹt trong nhà ăn. Trong lúc Rick, Daryl và T-Dog giúp các tù nhân chiếm lấy một khu trại giam khác làm nơi ở, thì phần lớn những tù nhân này bị giết chết. Nhóm của Rick đã giúp những tù nhân còn sống sót - Axel và Oscar - dọn dẹp chỗ ở tại một khu trại giam riêng biệt, nhưng họ cuối cùng đã gia nhập vào nhóm của Rick. Một nhóm những thây ma xuất hiện làm chia tách mọi người. T-Dog đã bị cắn trong trận chiến và anh đã hy sinh bản thân để cứu Carol, trong khi Lori chuẩn bị sinh con và khăng khăng yêu cầu Maggie phải thực hiện một ca mổ khẩn cấp để cứu đứa bé. Điều này đã giết chết Lori, và Carl buộc phải bắn cô ấy để ngăn chặn sự biến đổi. Sau nhiều ngày để tang, Carl và Rick đã đặt tên cho em bé là Judith.
Trong khi đó, Michonne và Andrea được đưa đến thị trấn Woodbury, một nơi trú ẩn được canh phòng nghiêm ngặt. Họ đã gặp Thống đốc (The Governor), người lãnh đạo của thị trấn, và biết được rằng Merle Dixon - anh trai của Daryl - đang trú ẩn tại đó. Michonne ngay lập tức nghi ngờ những việc làm của Thống đốc và quyết định ra đi, nhưng Andrea đã từ chối đi cùng cô. Merle được lệnh săn lùng Michonne nhưng ông ấy chỉ có thể làm cho cô ta bị thương. Ông ấy sau đó đã bắt Maggie và Glenn trong khi họ đang đi tìm kiếm nhu yếu phẩm. Michonne, người đã chứng kiến toàn bộ vụ bắt cóc, cuối cùng cũng đến được nhà tù và sau đó đã hướng dẫn Rick, Daryl và Oscar trở lại Woodbury để thực hiện nhiệm vụ giải cứu. Nhóm đã giải cứu được Maggie và Glenn, nhưng Oscar đã bị giết chết và Daryl thì bị bắt. Michonne cố gắng giết chết Thống đốc, nhưng cô chỉ giết được đứa con gái đã bị biến đổi của ông ta tên Penny (Thống đốc đã giữ cô bé bằng xích ở căn phòng phía sau trong căn hộ của ông ta) và đâm vào mắt ông ta bằng một mảnh kính vỡ trong vụ ẩu đả. Kết quả là, Thống đốc đã cho tập hợp mọi người và công khai buộc tội Merle phản bội, cho Merle gặp lại Daryl trước một đám đông đang giận dữ và ra lệnh cho hai anh em họ phải đánh nhau. Rick và Maggie trở lại và giải cứu họ, nhưng sau khi tái hợp ở bên ngoài thị trấn, Daryl quyết định ra đi với Merle do Rick không chấp nhận cho Merle gia nhập vào nhóm.
Trong khi đó ở nhà tù, Carl gặp một nhóm những người sống sót khác - được lãnh đạo bởi Tyreese và em gái của anh ta, Sasha - và thu xếp cho họ một chỗ ở. Rick trở về, nhưng trong khi anh đang nói chuyện với những người mới đến thì Lori xuất hiện trong ảo giác của anh, điều này đã kích động trong anh một cơn giận dữ và trong lúc đó anh đã ra lệnh cho nhóm của Tyreese phải ra đi. Họ cuối cùng cũng tìm thấy nơi trú ẩn ở Woodbury. Thống đốc và một nhóm nhỏ đã tấn công nhà tù vào ngày hôm sau, giết chết Axel và phá hỏng hàng rào bên ngoài trước khi rút lui. Merle và Daryl quyết định tái gia nhập nhóm của Rick, họ trở lại và giúp Rick chiến đấu với đám thây ma. Rick và Carl, cùng với Michonne trở lại thị trấn quê hương của Rick để thu thập vũ khí. Rick tìm thấy Morgan một lần nữa và biết được rằng Duane đã bị giết bởi người mẹ đã bị biến đổi của cậu bé, người mà Morgan đã không thể tự mình giết chết sau khi cô ấy biến đổi. Thay vì gia nhập vào nhóm của Rick, Morgan đã chọn ở lại.
Andrea sắp xếp một cuộc gặp giữa Rick và Thống đốc, người đã hứa sẽ chấm dứt tình trạng thù địch hiện tại đổi lấy phía Rick phải giao nộp Michonne cho ông ta. Tuy nhiên ẩn đằng sau đó ông ta đã lên kế hoạch sẽ tàn sát nhà tù bất chấp sự việc diễn ra theo chiều hướng nào. Andrea phát hiện ra âm mưu và tìm cách trốn thoát đến nhà tù nhưng Thống đốc đã bắt cô ta lại. Rick nói với Merle về thỏa thuận và đồng ý làm "công việc bẩn thỉu" là bắt cóc Michonne và giao nộp cô ta. Sau đó, Rick đã đổi ý nhưng Merle đã tự mình thực hiện công việc đó. Trên đường đến chỗ của Thống đốc, Merle và Michonne đã nói chuyện với nhau, và Merle đã nhận thấy một sự thay đổi trong trái tim mình, ông quyết định thả tự do cho Michonne. Merle tiếp tục lên đường để chặn đứng kế hoạch phục kích của Thống đốc tại điểm hẹn và cuối cùng ông đã bị giết chết. Daryl sau đó tìm thấy Merle trong hình dạng một thây ma và bắt buộc phải giết ông ta.
Thống đốc ra lệnh cho Milton giết Andrea, và khi mà người cố vấn của ông ta từ chối làm điều đó, Thống đốc đã đâm Milton một nhát trí mạng và nhốt anh ta trong một căn phòng chung với Andrea với mục đích anh ta sẽ giết cô ấy sau khi anh ta bị biến đổi. Thống đốc sau đó đã chỉ huy một cuộc tấn công vào nhà tù, nhóm của Rick đã tiến hành một cuộc phục kích và đẩy lùi cuộc tấn công. Khi mà những người lính của Woodbury sợ hãi bỏ chạy và không muốn quay lại nhà tù, Thống đốc đã bắn chết hầu hết bọn họ. Rick, Daryl và Michonne tìm thấy Karen - người duy nhất còn sống sót sau vụ thảm sát - khi đang trên đường đến Woodbury để kết liễu tên Thống đốc. Karen đã thuyết phục Tyreese và Sasha để cho nhóm của Rick vào khi họ tới nơi. Họ sau đó đã tìm thấy Andrea vẫn còn sống nhưng đã bị một vết cắn từ Milton, người đã bị biến đổi thành thây ma. Andrea đã sử dụng khẩu súng lục của Rick để tự tử trong khi Michonne ở bên cạnh cô. Mùa phim kết thúc với việc nhóm của Rick trở lại nhà tù cùng với những cư dân Woodbury còn sống sót, trong khi tung tích của Thống đốc vẫn còn là một bí ẩn.
