某一天，一颗陨石坠落地球，引发不可思议的时空扭曲。穿越时空隧道出现的，是来自40年后的未来假面骑士波塞冬（滨田贤二 饰）。与其它伙伴相比，这是一个好战求胜的战争狂，他发誓要打败所有现代的假面骑士。以此为契机，火野映司（渡部秀 饰）、后藤慎太郎（君岛麻耶 饰）和伊达明（岩永洋昭 饰）暂时告别普通人生活，挫败波塞冬的野心，并救回失踪良久的安库（三浦涼介 饰）。与此同时，邪恶组织财团X利用陨石带来的宇宙生命之种展开邪恶计划。为了保卫地球和宇宙，史上最强大的假面骑士部队集结于此…… 本片为假面骑士系列40周年纪念作品。

遥远的古代，曾经被人们称作"恶魔"的三剑侠（アクマイザー）：撒旦、伊尔与盖拉经过数千年的沉睡，终于开始幽幽醒来。凭借着来自人类精神世界Under World的魔力相助，被历代假面骑士消灭的怪人们相继复活，协助三剑侠实现自太古时代便图谋称霸大地的野心。三剑侠的邪恶计划即将完成， Fourze、Meteor、Wizard、OOO等八名假面骑士史无前例团结在一起，与庞大的怪人军团展开殊死对决……

本作主人公为高中生，也是假面骑士史上年龄较小的骑士，口头禅为“宇宙来了”。这是假面骑士系列第一次以高中校园作为故事舞台，以高中生作为主角。 主角如月弦太朗是转校生，梳着飞机头，梦想是“与学校的所有人成为朋友”。他的同班同学歌星贤吾，拥有神秘的天文开关和月球基地——玉兔舱。二人的相遇，促使了假面骑士卌骑的诞生！弦太朗与朋友们共同创立了假面骑士部，在宇宙与学园的舞台上，与朋友们一起成长，共享有泪有笑的青春。

宇宙突如其来的陨石，财团X为了取得附在其表面的物质而派员采集，传说中的7人骑士分别在世界各地阻止他们的行动。核心硬币与天文装置，就是财团X接下来的目的。因陨石的冲击导致空间扭曲，制造出虫洞连接40年后的时代的未来（2051年）。使用未来核心硬币的假面骑士波塞冬因此来到40年前的现代的现在（2011年），战斗的欲望驱使他企图消灭此年代的假面骑士。

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。

鸿上美术馆内的石棺被意外打开，被封印了800年的“贪欲者”就此复活，贪欲者由核心硬币和细胞硬币构成，为了收集硬币，贪欲者制造出噬欲怪来吸收人类的欲望，从而转化为细胞硬币。贪欲者之一的安库因只复活了一条手臂而不得不依靠人类男子火野映司来帮助他收集硬币，映司从安库那拿到变身器和三枚核心硬币，变身为假面骑士欧兹！

在消灭108名恶路程式的三个月后，泊进之介（假面骑士驰骑）与诗岛雾子因接受调查频发异常现象的命令，而来到“不可思议现象研究所”所在的大天空寺院与月村朱里及御成等人进行接触。 不过这时天空寺尊（假面骑士灵骑）为夺回被上级眼魔偷取的幽灵眼魂而战斗，但进之介因看不见眼魔而误会对方故意玩闹，后来加上诗岛刚（假面骑士冥骑）与深海诚（假面骑士魂骑），及进之介这时拿到冥骑驱动炎变身参战之下更混成一堆，此时朱里使用“不知火”让眼魔现身才打破这个乱局，四人继而合作将敌人击倒并夺回眼魂。

地球所存在的海姆冥界森林威胁解除过后，从过去争斗的漩涡中获得黄金果实而成为“起始之男”的葛叶纮汰 / 假面骑士铠武，与“起始之女”高司舞在遥远的新生星球中共同生活。某天，谜之机械生命体却突然来袭及将舞拐走，以强横的实力令铠武陷入劣势并读取其的记忆，从中得知地球的存在后利用空间转移开始展开侵略。

与异魔神作战的假面骑士欧兹遇到了乘坐时间列车电王号来到现代的新电王。异魔神逃往了1971年11月11日，幸太郎和泰迪追了过去，映司和安库也一同上了列车。 在过去的时空里，幸太郎变身成新电王打倒了异魔神，然而谁都没有察觉到安库不小心弄丢了一枚细胞硬币。 映司一行人回到了2011年4月1日，发现日本已经被邪恶集团修卡给统治了，而且修卡最强的改造人竟然是假面骑士1号和2号。 原来历史会发生改变正是由于那枚丢失的硬币。修卡的科学家用核心硬币造出了修卡硬币，修卡硬币吸收了安库丢失的细胞硬币后，诞生出了强大的修卡贪欲者，他打败了假面骑士1号和2号，并给1号和2号洗脑，此后再无新的正义假面骑士出现。 为了修复历史，消灭邪恶力量，时间列车再度驶往过去，映司则单独留在现代与怪人们作战，他们将一同保护假面骑士的历史。

在火星发现的神秘箱子――“潘多拉魔盒”打开的瞬间，巨大的墙壁突然出现！故事由此开始。被称为“天空之墙”的墙壁把日本列岛分割为三部分，并由此诞生了各自的首都「东都」「西都」「北都」。 其中在“东都”有被称为Smash的未确认生命体出现并暗中把人类逼入绝境。挡在Smash面前而出现的，是一位青年，其腰上戴着腰带、 手上握着不可思议的瓶子 。「变身！」―― 青年天才物理学者变身为假面骑士Build，阻挡在Smash的面前！