Идея для Plants vs. Zombies была разработана геймдизайнером Джорджем Фэном во время работы над сиквелом Insaniquarium. После знакомства с модами для Warcraft III: Reign of Chaos, он решил создать игру в жанре tower defense. Фэн изначально планировал продолжение Insaniquarium для Nintendo DS, где инопланетяне проникали бы в верхний аквариум для борьбы с защитными рыбами, а нижний аквариум использовался бы для ресурсов, как в первой игре. Однако, проявив креативность, он решил использовать растения для защиты, что привело к созданию уникального игрового процесса. Первоначально противниками были инопланетяне, а рабочее название игры — Weedlings. Когда образы врагов изменились на зомби, игра получила название Plants vs. Zombies, которое было сначала лишь временным. В процессе разработки Фэн черпал вдохновение из Insaniquarium и других источников, включая сцену из фильма «Швейцарская семья Робинзонов». В конечном итоге была добавлена масса новых растений, и среди них Фэн особенно гордился Высоким орехом и Древофакелом.
Основной режим игры, «Приключение», разбит на пять этапов, каждый из которых, в свою очередь, делится на десять уровней. Начиная с первого уровня второго этапа (уровня 2-1) после убийства зомби могут выпадать монеты, являющиеся внутриигровой валютой. Эти монеты могут быть потрачены в магазине «Твиддидинки», которым владеет главный спутник игрока, человек по имени Безумный Дейв. Доступ к этому магазину открывается после уровня 3-4. В ассортименте у Безумного Дейва, среди прочего, присутствуют особые растения, которые являются улучшенными версиями обычных растений, и садовые инструменты для «Сада Дзен». Этот особый режим игры становится разблокированным после прохождения уровня 5-4. В «Саду Дзен» игрок может сажать копии растений, которые он может поливать и удобрять, наблюдая за их ростом. Новые саженцы для «Сада Дзен» выпадают с некоторой вероятностью после убийства зомби. Некоторые купленные растения дают игроку деньги. Пятый уровень каждого этапа представляет собой . Часто на этих уровнях появляется конвейер, который подаёт игроку различные типы растений, выбранных заранее; на таких уровнях у игрока нет возможности выбрать другой набор растений.
Десятый уровень каждого этапа представляет собой аналогичную мини-игру. Перед каждым таким уровнем зомби оставляют игроку записки, своим содержанием подтверждающие приближение масштабной атаки. Действие первого, третьего и пятого этапов проходит днём, второго и четвёртого — ночью. В ночное время игроку рекомендуется использовать грибы вместо растений из-за их более низкой стоимости, и потому-что солнце не генерируется ночью.