Fuuto , thành phố vận hành nhờ năng lượng gió và cư dân sống trong hoà bình. Nhưng đằng sau sự yên bình ấy là các băng nhóm tội phạm với âm mưu lũng đoạn thành phố, đặc biệt là gia đình Sonozaki. Họ kinh doanh những thiết bị bí ẩn giống USB là Gaia Memory cho người dân, biến họ thành những con quái vật Dopant, đe dọa sự an nguy của Fuuto và tính mạng của chính họ. Chứng kiến điều đó, Narumi Soukichi (Kamen Rider Skull), một thám tử tư nổi tiếng đã dấn thân vào các vụ án về Dopant và Gaia Memory, vạch trần kẻ đứng sau và trả lại yên bình cho người dân. Nhưng ông đã dính bẫy của bọn tội phạm và bị chúng hạ sát khi đang giải cứu một cậu bé bí ẩn được ông đặt tên là Phillip và cướp đi những Gaia Memory hoàn thiện và W Driver, chiếc thắt lưng dùng để henshin thành Kamen Rider W. Sau khi Soukichi qua đời, học trò của ông là Hidari Shoutarou cùng Philllip tiếp tục theo đuổi những vụ án về Dopant và đồng thời sử dụng W Driver và henshin thành Kamen Rider W, cùng sự giúp đỡ của Narumi Akiko - con gái của ông chủ Soukichi và một cảnh sát tên là Terui Ryuu - Kamen Rider Accel, cùng nhau chống lại Dopant và lật tẩy bộ mặt thật của gia đình Sonozaki.