En la ciudad de Fuuto, los delincuentes utilizan dispositivos similares a USB llamados "Gaia Memories" para convertirse en monstruos con superpoderes conocidos como "Dopants", causando estragos en la pacífica ciudad. Sin embargo, también hay héroes que utilizan Gaia Memories para luchar contra estos criminales, uno de los cuales es el autoproclamado y duro detective Shoutarou Hidari. Con la ayuda de su ingenioso compañero Philip, los dos se transforman en Kamen Rider W, el héroe legendario de la ciudad de Fuuto. Después de la caída de Museum, la malvada organización responsable de muchos crímenes en Fuuto, la producción y distribución de Gaia Memories se detuvo. Sin embargo, los restos de Gaia Memories aún permanecen dentro de la sociedad y se venden en el mercado negro a precios elevados. Por lo tanto, los dos héroes de la Agencia de Detectives Narumi aún no tienen tiempo para relajarse. Todavía se producen visiones de dopantes y la agencia recibe cada vez más clientes que afirman experimentar fenómenos sobrenaturales. Independientemente de la naturaleza ardua de la tarea, Kamen Rider W promete que aquellos que hieren a Fuuto inevitablemente contarán sus pecados.