Tại thành phố Fuuto, bọn tội phạm sử dụng các thiết bị giống USB tên là “Gaia Memories” để biến chúng thành những con quái vật siêu mạnh với tên gọi là “Dopants,” cốt là để tàn phá thành phố đang yên bình này. Tuy nhiên, cũng có những người hùng sử dụng Gaia Memories để chống lại bọn tội phạm này, một trong số đó là thám tử tự xưng với tính cách cứng cỏi và đa nghi, Hidari Shoutarou. Với sự giúp đỡ của người cộng sự nhạy bén Philip, hai người biến hình thành Kamen Rider W – anh hùng huyền thoại của thành phố Fuuto.

Sau sự sụp đổ của Museum – tổ chức xấu xa đã gây ra nhiều tội ác ở Fuuto – việc sản xuất và phân phối Gaia Memories đã dừng lại. Tuy nhiên, vẫn còn số ít những Gaia Memories tồn tại và được bán trên thị trường chợ đen với giá cao. Chính vì thế, hai người hùng từ Văn Phòng Thám Tử Narumi vẫn chưa thể nghỉ ngơi. Vết tích của Dopants vẫn cứ xuất hiện và văn phòng tiếp nhận ngày càng nhiều khách hàng xác nhận là đã thấy những hiện tượng siêu nhiên.

Bất chấp sự khó khăn của nhiệm vụ, Kamen Rider W hứa rằng những kẻ phá hoại thành phố Fuuto chắc chắn sẽ phải đền tội.