鳴海探偵事務所のハードボイルドな私立探偵・左翔太郎は、好奇心旺盛な相棒・フィリップと共に、風都の平和を守るために生きている。ある晴れた夜、翔太郎は時女という謎の女性と出会うが、彼女はすぐに殺人や窃盗の数々の事件と関連付けられることになる。翔太郎の調査は、「ガイアメモリ」――大量のデータを保持するUSBメモリに似た記憶ユニット――を使って「ドーパント」と呼ばれる凶悪な怪人へと変身する人々へと導く。過去に探偵コンビによってその大半が駆逐されたガイアユーザーだが、なおも数多くが残り、市民の安全を脅かし続けていた。 正義の味方であるガイアユーザー、翔太郎とフィリップは再び、風都を守る有名なヒーロー・仮面ライダーＷ（ダブル）として変身し、悪のドーパントの巣窟を根絶やしに戦わなければならない。時女の正体を暴き、長らく忘れられていた過去と対峙しながら――。