Dans la ville de Fuuto, les criminels utilisent des dispositifs de type USB appelés Gaia Memories leur permettant de se transformer en monstres surpuissant appelés Dopants, faisant des ravages dans la ville. Cependant, il existe des héros qui utilisent les mêmes dispositifs pour combattre ces criminels, dont le détective et dur à cuire Shoutarou Hidari. Avec son partenaire spirituel Philip, les deux se transforment en Kamen Rider W, le héros légendaire de la ville de Fuuto.
Après la chute du Musée, les organisations responsables des crimes, de la production et de la distribution de Gaia Memories ont cessés leurs activités. Cependant, les restes de Gaia Memories sont vendus sur le marché noir à des prix élevés. Ainsi, les deux héros de l’Agence Narumi reçoivent de plus en plus de clients qui prétendent faire l’expérience de phénomènes surnaturels.
Sachant que la nature de la tâche est difficile, Kamen Rider W promet que ceux qui ont blessés la ville de Fuuto compteront leurs péchés.
