Fuuto Tantei - Shouarou Hidari, detektif swasta yang direbus dari Badan Detektif Narumi, hidup demi melindungi perdamaian di kota Fuuto bersama dengan rekannya yang ingin tahu, Philip. Suatu malam, Shoutarou bertemu seorang wanita misterius bernama Tokime, yang segera terkait dengan beberapa kasus pembunuhan dan pencurian. Penyelidikan Shoutarou membawanya ke orang-orang menggunakan "Gaia Memories" - unit memori mirip dengan thumb drive memegang sejumlah besar data - untuk berubah menjadi binatang tangguh disebut "Dopets". Sementara sebagian besar pengguna Gaia dibunuh oleh tim detektif di masa lalu, beberapa dari mereka masih tetap, menyamar sebagai ancaman besar bagi keselamatan publik. Sekali lagi, Shoutarou dan Philip, pengguna Gaia di pihak keadilan, harus berjuang sebagai Kamen Rider W - pahlawan terkenal yang menjaga Fuuto - untuk membasmi sarang Dopants jahat, semua saat mengungkap identitas sejati Tokime dan menghadapi masa lalu yang terlupakan.