Di kota Fuuto, para penjahat menggunakan perangkat seperti USB yang disebut “Gaia Memories” untuk menghubah diri mereka menjadi monster berkekuatan super yang dikenal sebagai “Dopant” dan membuat kekacauan di kota yang damai. Namun, ada juga pahlawan yang menggunakan Gaia Memories untuk melawan para penjahat ini, salah satunya adalah detektif tangguh Shoutarou Hidari. Bersama rekannya yang cerdas, Philip, keduanya berubah menjadi Kamen Rider W; pahlawan legendaris kota Fuuto. Setelah jatuhnya Museum, produksi dan distribusi Gaia Memories telah dihentikan. Namun, sisa-sia Gaia Memories masih tetap ada di tengah masyarakat dan dijual belikan di pasar gelap dengan harga tinggi. Karena itu, dua pahlawan Badan Detektif Narumi tidak bisa bersantai-santai. Agensi semakin banyak menerima laporan klien yang mengaku mengalami fenomena supranatural. Kamen Rider W berjanji untuk memastikan semua yang membuat onar di Fuuto pasti akan mempertanggung jawabkan dosa mereka.
