Ein junger Mann namens Ryo Murasame und seine ältere Schwester Shizuka, eine Zeitungsreporterin, untersuchen Gerüchte über ein UFO, während sie über den Amazonas-Regenwald fliegen, als sie von einem mysteriösen Flugobjekt abgeschossen werden. Sie werden vom Badan-Imperium gefangen genommen, einer globalen Terrororganisation, die behauptet, der Nachfolger aller früheren bösen Gruppen zu sein, die die Kamen Riders besiegt hatten. Shizuka wird hingerichtet, nachdem sie zu viele von Badans Geheimnissen erfahren hat, während Ryo aufgrund seiner außergewöhnlichen körperlichen Verfassung und seiner Fähigkeiten als Pilot zwangsweise in einen mächtigen kybernetischen Soldaten, bekannt als Combat-Roid, verwandelt wird. Seine Erinnerungen werden gelöscht, und er wird zum skrupellosen Agenten mit der Bezeichnung ZX.

Während einer Mission für Badan, um eine seltene und flüchtige Energiequelle namens Badanium 84 zu transportieren, führt ein Unfall dazu, dass Ryo seine Erinnerungen zurückerlangt. Entsetzt über das, was er geworden ist, und getrieben von Rachedurst gegen die Organisation, die seine Schwester getötet hat, flieht er. Ryo beginnt einen Ein-Mann-Krieg gegen Badan und zielt auf deren Lieferungen von Badanium 84 ab, den entscheidenden Treibstoff für ihre ultimative Weltuntergangswaffe: das Space-Break-System, eine Waffe, die das Gefüge von Zeit und Raum selbst zerreißen kann.

Bei seinen Angriffen auf Badans Konvois trifft Ryo auf mehrere andere seltsame Krieger, die er zunächst für Feinde hält. Es handelt sich um die Kamen Riders, frühere Cyborg-Helden, die wie er gegen ihren Willen verwandelt wurden und nun für die Gerechtigkeit kämpfen. Die ursprünglichen neun Riders, darunter Kamen Rider V3, Riderman und Kamen Rider Super-1, erkennen Ryo nicht als Bedrohung, sondern als Waffenbruder. Sie zeigen ihm Videoaufzeichnungen ihrer eigenen Ursprünge und Kämpfe und offenbaren Ryo, dass er nicht allein ist und dass seine Kraft zum Schutz und nicht zur Zerstörung eingesetzt werden kann. Ryo akzeptiert sein Schicksal und nimmt den Titel Kamen Rider ZX an, das 10. und neueste Mitglied ihrer Reihen.

Gemeinsam starten die zehn Riders einen umfassenden Angriff auf Badans versteckte Basis. Ryo wird von seinem früheren Freund und Kameraden aus seiner Zeit als Gehirnwäsche unterzogener Soldat, Eisuke Mikage, konfrontiert, der freiwillig zum Combat-Roid Tigeroid wurde, weil er glaubt, dass nur Macht zählt. Ryo ist gezwungen, seinen Freund in einem letzten Duell zu zerstören. Anschließend kämpfen die Riders gegen Botschafter Darkness, den Kommandanten von Badan, der seinen Bruder, Botschafter Hell, rächen will, der vom ursprünglichen Kamen Rider besiegt wurde. Als Botschafter Darkness das Space-Break-System aktiviert, vereinen die zehn Riders ihre Energie zu einer einzigen verheerenden Technik namens Rider Syndrome. Indem sie diese immense Kraft durch ZX kanalisieren, verstärken sie seinen Final-Kick, um Botschafter Darkness zu zerstören und Badans Basis auszulöschen. Während die Basis zusammenbricht, erscheint das riesige, schädelartige Antlitz des Großen Führers von Badan, lacht die Riders aus und verschwindet, was darauf hindeutet, dass das Böse noch lange nicht wirklich zerstört ist. Nachdem er seinen Mut bewiesen und eine neue Familie gefunden hat, steht Ryo Murasame vereint mit den anderen neun Kriegern als neuester Held da, der den Titel Kamen Rider trägt.