In der Stadt Fuuto existierte einst eine finstere Organisation namens Museum, dessen Mitglieder sich mithilfe des mysteriösen Artefaktes Gaia Memories in bösartige Monster, »Dopants«, verwandeln konnten. Doch auch Shoutarou Hidari und sein Partner Philip, die gemeinsam die Narumi Detective Agency betreiben, nutzen die mysteriösen Kräfte, um sich in Kamen Rider W zu verwandeln, den mutigen Helden, der die Stadt beschützt.

Nachdem es ihnen endlich gelungen ist, Museum zu zerschlagen, ist ihr Leben viel ruhiger geworden, denn es sind nur noch wenige dieser Artefakte im Umlauf. Trotzdem müssen sie sich anstrengen, um die übrigen Dopants zu besiegen und das Geheimnis ihrer Entstehung zu enthüllen, damit sie Fuuto auch in Zukunft beschützen können.