Ryotaro Nogami แปลงร่างเป็น Kamen Rider Den-O ที่เดินทางไปยังช่วงเวลาต่างๆ โดยใช้ DenLiner รถไฟเดินทางข้ามเวลาเพื่อต่อสู้กับสัตว์ประหลาด Imagin และป้องกันไม่ให้พวกมันเปลี่ยนแปลงอดีตเพื่อส่งผลกระทบต่อปัจจุบันและอนาคต