在风之街“风都”，左翔太郎、拍档菲利普以及所长鸣海亚树子三人经营着侦探事务所。看似一片和平的风都背后，神秘组织在地下流通着能让普通人变成Dopant的“恶之盖亚存储条”。而造成众多离奇事件的神秘组织核心“园咲家”的每个人，都在风都有着很大的影响力。挑战Dopant们引发离奇事件的翔太郎和菲利普两人，使用六根“盖亚存储条”合体变身成假面骑士W，决然地对抗着园咲家族。 园咲家族的目的到底是什么？假面骑士W、菲利普神秘的过去又是什么？隐含着众多谜题，假面骑士W的战斗拉开帷幕……

自风都塔建立30年以来，风都的和平持续了相当长一段时间。但是就在这个夏天，这座平静的城市再起波澜。一群本应死亡的Dopont突然出现在街头，对周遭进行大肆破坏。左翔太郎和菲利浦合体变身为假面骑士W，风都警署警官照井龙则化身假面骑士阿克塞尔，与入侵的Dopont进行殊死搏斗。在国际特务调查机关员玛丽亚·S·克兰贝蒂的协助下，正义战士们击退了入侵者，却发现他们原本都是佩戴了盖亚记忆体的普通市民。从玛丽亚的口中得知，国际重犯大道克己及其邪恶组织“Never”的成员们劫持了编号A~Z的26个盖亚记忆体，他们的阴谋是占领风都。 一场激烈的正邪战争即将展开……

风都市民因盖亚记忆体试验品而变成了掺杂体作乱，假面骑士双骑解决了这一难题。可突然间出现了一位名叫米娜的神秘女子。她对双骑充满了恨意，一心想要复仇，于是用超能力对双骑展开了猛攻。但众人听闻了米娜心中恨意的根源后，都感到十分意外……根据米娜所说，原来那个将风都推向深渊的犯人大道克己，也就是假面骑士永骑，竟然是将米娜等人救出地狱的大英雄！恐怖组织“不死者”，还有假面骑士永骑诞生的秘密，“恶魔（永骑）”的真实一面就此揭开！

照井龙与亚树子开始了婚后的甜蜜生活，但最近发生了连续杀人案件，紧急受命的龙参与到了案件的调查中。此时，刃野警官却遭到枪击伤重倒下了，而龙则莫名被当成了嫌疑人！深陷危机的龙不得不与掌握着案情关键线索的女惯偷——葛木葵一起躲避追捕，加速记忆体被夺走龙也无法变身成假面骑士！不仅如此，因为亚树子得知了龙与别的女人一起逃亡而愤怒不已，龙还面临着离婚危机？！敌人不断袭来，龙能否冲破困境化险为夷呢？

本剧剧情分为三部分依序为：帝骑完结编、双骑初始之夜、最后才为帝骑跟双骑联手打击怪人的电影大战2010。其中，帝骑完结编的主笔编剧为米村正二，写作风格结构松散、逻辑跳脱；双骑初始之夜的主笔编剧为三条陆，写作风格结构严谨、逻辑井然。此剧前面两部分各为负责的脚本家所撰写，最后一部分再同时融合此两位不同风格的脚本家联合写剧本。