En la ciudad de Fuuto, los delincuentes utilizan unos dispositivos USB llamados "Gaia Memories" para convertirse en monstruos con superpoderes conocidos como "Dopants", que causan estragos en la, por otra parte, pacífica ciudad. Sin embargo, también hay héroes que utilizan las 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, ambos se transforman en Kamen Rider W, el legendario héroe de la ciudad de Fuuto.