Tại thành phố Fuuto, bọn tội phạm sử dụng các thiết bị giống USB được gọi là "Gaia Memories" để biến mình thành những con quái vật siêu mạnh được gọi là "Dopants", tàn phá thành phố yên bình khác. Tuy nhiên, cũng có những anh hùng sử dụng Ký ức Gaia để chống lại bọn tội phạm này, một trong số đó là thám tử tự xưng, cứng rắn Shoutarou Hidari. Với sự giúp đỡ của đối tác dí dỏm Philip, cả hai biến thành Kamen Rider W - anh hùng huyền thoại của thành phố Fuuto.Sau sự sụp đổ của Bảo tàng - tổ chức độc ác gây ra nhiều tội ác ở Fuuto - việc sản xuất và phân phối Ký ức Gaia đã tạm dừng. Tuy nhiên, tàn dư của Ký ức Gaia vẫn còn tồn tại trong xã hội và được bán trên thị trường chợ đen với giá cao. Vì vậy, hai anh hùng từ Cơ quan Thám tử Narumi vẫn chưa có thời gian để thư giãn. Sights of Dopants vẫn diễn ra và cơ quan tiếp nhận ngày càng nhiều khách hàng yêu cầu trải nghiệm các hiện tượng siêu nhiên.Bất chấp tính chất gian khổ của nhiệm vụ, Kamen Rider W hứa rằng những kẻ đã làm tổn thương Fuuto chắc chắn sẽ phải kể tội.
