假面骑士W的故事发生在风都市，这是一座经常被强风吹拂的城市。主角左翔太郎与搭档菲利ップ共同经营鸣海侦探事务所，两人通过合体变身成假面骑士W，守护风都免受盖亚记忆体犯罪的侵害。该作以双主角、侦探推理与特摄动作完美结合而广受好评。

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假面骑士W在多部MOVIE大战与超级英雄大战中与其他平成骑士联动，尤其与Decade、OOO、Fourze等作品关系密切。在《假面骑士Decade》中W首次客串亮相，而《假面骑士大战 超级战队》等跨界作品中也有精彩表现。

盖亚记忆体是储存地球记忆的神秘装置，插入人体后可赋予超能力但会将使用者变成怪人Dopant。W使用的是净化后的盖亚记忆体，主要形态包含疾风、烈焰、月神、金属、扳机、王牌等，通过左右组合可变换出多种形态应对不同战况。

菲利ップ的真实身份是园咲来人，在幼年时期坠入盖亚记忆体的深渊，与地球的记忆融为一体，从而获得了连接地球图书馆的能力。他可以通过关键词搜索地球上的所有信息，这项能力成为侦探推理与战斗中的关键利器。