ファンガイアが、オルフェノクが、魔化魍が－。全ての怪物が現れる。襲われた光夏海（森カンナ）を救ったのは、ディケイドに変身した門矢士（井上正大）だった。そこに紅渡（瀬戸康史）が現れ、世界を救うためには9人の仮面ライダーがいる9つの世界を旅する必要があると告げる。
クウガの世界。ここではクウガ＝小野寺ユウスケ（村井良大）が八代藍刑事（佐藤寛子）のサポートを受けながらグロンギと戦っていた。士は巡査として活動することがこの世界の役割だと判断し、グロンギに戦いを挑む。その姿を見たユウスケはクウガに変身すると、「悪魔」といいながらディケイドに襲い掛かった。
クウガの世界。グロンギによるゲゲルを阻止したはずのディケイドだったが、目覚めるはずのない「究極の闇」―ン・ガミオ・ゼダが復活してしまう。どうやらクウガの世界も滅びの現象が起き始めているらしい。次々と現れるグロンギに一人立ち向かうディケイドだったが、なす術もなく追い込まれていく。
キバの世界。ここではファンガイアと人間が仲良く暮らしていた。士はバイオリンを弾く一人の少年、ワタル（深澤嵐）に出会う。ワタルは士がディケイドだと知るとキバに変身。ディケイドに襲い掛かる。互いにフォームチェンジしながら激しく戦うディケイドとキバ。その２人の間に割って入ったのは、なんとユウスケだった。
キバの世界。ビートルファンガイアはワタルからキバの鎧を奪い、新たな王となった。ビートルはファンガイアの掟を捨て、人間をむさぼり尽くすと宣言する。ユウスケはワタルに王になるよう説得するが、ワタルはユウスケのライフエナジーを吸い取ろうとしてしまう。一方、カイザを退けたディケイドに謎の男が語りかけてきた。
龍騎の世界。この世界のライダーを調べるために、「Atashiジャーナル」を訪ねた夏海だが、編集長・玲子（高橋佐衣）を殺害の容疑で逮捕されてしまう。夏海はミラーワールドで仮面ライダーたちが戦い、最後に残った一人が判決を決める仮面ライダー裁判制度で裁かれることになった。
龍騎の世界。真犯人はレン（北村栄基）ではないかと疑うシンジ（水谷百輔）。だがユウスケはレンを信じたいという。そのころレンはミラーワールドにオーディンの姿を見つけ、単身でライダーバトルを挑んでいた。かろうじて勝利したレンの手に握られていたものは、過去に戻ることができるというタイムベントのカードだった。
剣の世界。この世界では仮面ライダーは「BOARD」（ボード）という企業に所属し、給料を貰ってアンデッドと戦っていた。仮面ライダー剣＝カズマ（鈴木拡樹）は最高ランクのエース社員だったが、会社の規則を破り人命を救ったために降格させられてしまう。社長にブレイバックルの返還を迫られるカズマだったが…。
ブレードの世界。突然現れた伝説の仮面ライダー、カリスにカズマはブレイバックルを奪われてしまった。カズマの上司になった士は社員食堂の改革に乗り出し、夏海とユウスケの協力もあって黒字化に成功。カズマも仲間の大切さに気付く。そこにサクヤ（成松慶彦）とムツキ（川原一馬）が突然退職したという知らせが入った。
ファイズの世界。この世界の士はスマートブレイン高校の生徒。同じ写真部の由里（緑友利恵）をオルフェノクから守るためファイズに変身するタクミ（制野峻右）だったが、攻撃を受け変身を解かれてしまう。そこに士の過去を知る海東大樹（戸谷公人）が現れ、仮面ライダーディエンドに変身した。
ファイズの世界。百瀬（三浦涼介）らラッキークローバーがオルフェノクの本性を現し、由里や学校の生徒たちを襲いだした。ファイズギアを失ったタクミは彼女達を守るため、生徒たちに恐怖の目で見られながらもウルフオルフェノクの姿となってラッキークローバーに戦いを挑んでいく。
アギトの世界。この世界でも未確認生命体と警察が戦っていた。クウガの世界で亡くなった八代刑事（佐藤寛子）と同じ姿と名前の女性を見つけたユウスケは、彼女を助けるためG3-Xの装着員に立候補する。一方の士は郵便局員として手紙を届けに芦河ショウイチ（山中聡）を訪ねるが、アンノウンに襲われる。
アギトの世界。ショウイチはエクシードギルスに覚醒したことで、アンノウンから狙われていた。自分に近付かないように警告するショウイチを、士はかたくなに守ろうとする。士らしくないその態度を不思議に思う夏海に、士はショウイチが破り捨てた手紙を見せた。
電王の世界。数日前からイマジンたちは実体を保てなくなっていた。その理由がディケイドにあると考えたウラタロスたちは、夏海の体に憑依して電王に変身、フォームチェンジを繰り返しながらディケイドに攻撃を仕掛ける。一方でユウスケに憑依したモモタロスはデンライナーを狙うディエンドの襲撃に遭っていた。
電王の世界。コハナ（松元環季）によると強力なイマジンが過去で暴れているために時間が歪み、現在にも影響が出ているのだと聞かされる。士たちはモモタロスと協力してそのイマジンを見つけ出し、辛うじて勝利。だが帰還した幸太郎（桜田通）と良太郎（溝口琢矢）によると、オニが街をウロつくなど異変はまだ続いていた。
カブトの世界。ワームに襲われるマユ（菅野莉央）をカブトが助けた。だが、クロックアップして超光速で移動するカブトに人々は不安を感じ、ゼクトはカブト捕獲作戦を進行させる。士は自分にも妹がいたような気がする、とマユとおばあちゃん（佐々木すみ江）のおでん屋を手伝うが、またしてもマユを狙ってワームが現れた。
カブトの世界。ザビーの変身を解除したソウ（川岡大次郎）の姿はマユの兄だった。しかしマユが危険な状態になっても気にも留めなかったソウが、本当の兄だとは士には思えない。ソウはついにクロックダウンシステムを開発し、カブト捕獲計画を実行に移す。だがそれは全てのライダーシステムを作動不能にさせるものだった。
響鬼の世界。ついに9つ目の世界にやってきた士たち。この世界ではヒビキ（デビット伊東）、ザンキ（松田賢二）、イブキ（渋江譲二）が3つの流派に分かれ争っていた。だがヒビキは争いに関心を見せず、魔化魍とも戦おうとしない。さらに弟子のアスム（小清水一揮）も破門にしてしまう。そのとき、伝説の鬼・牛鬼が現れた。
響鬼の世界。牛鬼の正体は鬼の力を制御できなくなったヒビキだった。ショックを受けるアスムだったが、大樹から「正しい心で鬼の力を制御できるなら、鬼となって俺を倒せ」というヒビキの言葉と変身音叉を託されると、意を決して響鬼に変身した。
夏海の世界。元にいた世界に帰ってきたことを喜ぶ夏海とユウスケ。だが士の表情は硬い。そこに紅音也（武田航平）が現れ、士は自分の生きるべき世界を手に入れたのだと告げる。士も少しずつここが自分の世界だと思い始める。そこへ音也が再び士の前に現れると、ダークキバへと変身。士に襲い掛かった。
この世界はダークライダーが支配する影＝ネガの世界だった。音也は士がこの影の世界の住人で、ここで生きろと告げる。だが士は拒否し、旅を続けることを決意。ネガの世界の夏海が守っていたケータッチを使いコンプリートフォームへと変身する。
ディエンドの世界。この世界では大樹が指名手配されていた。大樹の兄、純一（黒田勇樹）は大樹がこの社会を壊そうとした反逆者だと言う。かつて純一とライダーとして共に戦った慎（杉浦太雄）、春香（三津谷葉子）は大樹のせいで純一がフォーティーンに洗脳されてしまったといい、ディエンドに襲い掛かった。
ディエンドの世界。大樹はかつてフォーティーンに騙され、兄の純一を捕えて思考を改造させてしまった。そのことを知った大樹は自分を信じられなくなり盗人に身を落としていたのだった。兄を救うことで自分を取り戻そうとする大樹は、ディケイド、ラルク、ランスと共にグレイブとフォーティーンに戦いを挑む。
シンケンジャーの世界。士たちの前にナナシが現れるが、士がディケイドに変身するより先に丈瑠（松坂桃李）、流ノ介（相葉弘樹）、茉子（高梨臨）、千明（鈴木勝吾）、ことは（森田涼花）が参上。侍戦隊シンケンジャーに変身しナナシを一掃する。士は黒子に扮してシンケンジャーに近付こうとするが…。
シンケンジャーの世界。大樹からディエンドライバーを奪ったチノマナコがディエンドに変身し、この世界の最初のライダーになってしまった。夏海は士を否定するこの世界に対して怒りを爆発させるが、丈瑠らを信じて待つ彦馬（伊吹吾郎）や栄次郎（石橋蓮司）の姿を見て、ある決意をする。
ＲＸの世界。この世界では南光太郎（倉田てつを）が仮面ライダーブラックRXに変身してクライシス帝国と戦っていた。そこに本来はこの世界にいないはずのアポロガイストが現れた。夏海は士を守ろうとしてその攻撃を受けてしまう。夏海を助けるためにアポロガイストに挑む士の姿を見て、南光太郎もRXに変身する。
BLACKの世界。アポロガイストを追ってBLACKの世界に来たディケイドは、もう一人の南光太郎に会う。南光太郎によればアポロガイストの取り持ちでゴルゴムと大ショッカーが手を組んだという。キングストーンの力でRXの世界に戻ったディケイドは、RX、ディエンドが召還したBLACKと共に闘いに挑む。
アマゾンの世界。十面鬼率いるゲドンは大ショッカーと手を組み、ライダー＝悪、大ショッカー＝善という思想を人々にたたき込んだ。大ショッカースクール４年のマサヒコ（武井証）は子供に甘いアマゾン（エンリケ）の心の隙を突き、ギギの腕輪を奪うように命令されるが、卑怯な手段を好まないマサヒコはためらう。
アマゾンの世界。自分を守って大ダメージを追ったアマゾンからギギの腕輪を奪ったマサヒコ。だが大ショッカーに騙されていることを知り、アマゾンの信頼を取り戻そうと十面鬼に渡ったギギの腕輪を取り返しに行ってしまう。マサヒコの姉のリツコ（寺田有希）から事情を聞いたアマゾンは、ディケイドらと共に十面鬼に挑む。
ライダー大戦の世界。全ての世界の支配を企む大ショッカーによって世界の融合が加速していた。ワタルはキバの世界を守るためにファンガイアの女王ユウキ（芳賀優里亜）と共に剣の世界を滅ぼそうとする。さらに響鬼の世界も融合し、ライダー同士の戦いは激しさを増す。動揺する夏海の前に剣崎一真（椿隆之）が現れた。
Extended version of Episode 30
ライダー大戦の世界。剣崎一真は世界が融合を始めたのはディケイドが誕生したからだと言う。融合を止めるにはディケイドを排除するしかない。全ての世界に拒否された士だったが、世界を敵に回してもたった一人を守る為に戦う事を決意。囚われた夏海を助けるため、アポロガイストとの最後の戦いに挑む。
Extended version of Episode 31
劇場版
『W』のエピソードは『仮面ライダーW ビギンズナイト』と題され、Wの「本当の始まり」となる仮面ライダーWの誕生秘話が描かれる。翔太郎とフィリップが仮面ライダーを始める理由となった背負うべき“罪”が明らかになり、亜樹子が父の荘吉の死を知る場面が描写される[注釈 3]など、テレビシリーズに組み込まれた作りになっている。関連書籍によると『W』テレビシリーズの第12話と第13話の間に起きた事件であるとされる[3]。テレビシリーズ第13・14話の劇中ラジオ番組『園咲若菜のヒーリングプリンセス』にて“骸骨男”や“死人が蘇る”などの本作品の事件に関連する話題が挙がるが、その時点ではすでに解決済みの事件のためフィリップも興味を示さない。 『ディケイド』のエピソードは『仮面ライダーディケイド 完結編』と題され、ディケイドの「本当の終わり」となるテレビシリーズ最終話の後日譚が描かれる[4]。『ディケイド』のテレビシリーズ最終話などで流れた公開決定当初の予告編は、劇場版クランクイン前に初期の脚本を基に劇場版告知用に撮られたイメージ映像であり、この予告編にあった場面は決定稿となる劇場版本編には存在しない[5][注釈 4]。同様にはテレビシリーズ最終話から時間が経過している設定となっており、終盤の展開におけるディケイドと紅渡と剣崎一真を中心としたライダーたちとの闘いも本作品では特に触れられていないが、2010年5月の関東ローカルの再放送では、再編集された「最終話【特別編】」が公開され、終盤の展開が大きく異なり『ディケイド 完結編』によりスムーズに繋がるラストに変更された。また、ディレクターズカット版では冒頭の「これまでの仮面ライダーディケイドは…」のナレーション自体が省かれている[注釈 5]。 そして最終エピソードは『MOVIE大戦2010』と題され、ディケイドとスーパーショッカーの最終決戦にWが参戦し、Wとディケイドが『オールライダー対大ショッカー』と同様に共演する。栄次郎が死神博士になった記憶があったり、ユウスケが変身するクウガ ライジングアルティメットが再登場し、『MOVIE大戦2010』ではディケイドとWが『オールライダー対大ショッカー』での対面を覚えているなど同作を踏まえた設定や要素も反映されている。
