Viewtiful Joe ist ein 17-jähriger Cineast, der vom fiktiven Helden Captain Blue besessen ist. Während einer Filmvorführung wird seine Freundin Silvia von einem Schurken aus Captain Blues Filmen entführt, wodurch Joe durch den Mecha Six Machine in Movieland geschleudert wird. Dort schenkt ihm Captain Blue eine V-Watch, mit der Joe sich durch den Ruf „Henshin-a-Go-Go, Baby!“ in den Superhelden Viewtiful Joe verwandeln kann. Dies verleiht ihm VFX-Kräfte: Zeit verlangsamen, um Angriffe zu verstärken, beschleunigen für schnelle Schläge und zoomen, um Gegner zu paralysieren und fortgeschrittene Fähigkeiten freizuschalten.
Mit der Aufgabe, Silvia vom Jadow-Syndikat zu retten, bekämpft Joe Gegner wie Charles den Dritten, Hulk Davidson und Alastor – der ihm seinen Heldennamen gibt, nachdem er seinen Stil bewundert. Als Joe Captain Blues Verrat aufdeckt, erfährt er, dass Blue den Konflikt inszeniert hat, um mit Silvias DNA aus Movieland zu fliehen. Nachdem er Blue besiegt und sich mit ihm als Silvias Vater versöhnt hat, erhalten Joe und Silvia verbesserte V-Watches und arbeiten zusammen, um Bedrohungen wie Gedows Alien-Armee zu bekämpfen.
Erweiterte Hintergrundgeschichten enthüllen, dass Joes Vater Jet Black – Theaterbesitzer und Blues Verbündeter – der korrumpierte Black Emperor ist, der Gedow anführt. Joe und Silvia säubern seine Dunkelheit und schließen diesen Handlungsstrang ab. Der Anime führt Verbündete wie Captain Blue Jr., einen jugendlichen Sidekick, ein und verlagert die Schauplätze, indem er Kämpfe in urbane Ruinen verlegt.
Joes ungestüme Liebe zum Kino reift durch seinen Heldentum zu Verantwortung. Seine Dynamik mit Silvia entwickelt sich von „Damsel-in-Distress“- und Retter zu Gleichberechtigten, als sie zu Go-Go Silvia wird. Sein Arsenal umfasst Voomerangs, Shocking Pink-Bomben und die Six Machine, die sich in Fahrzeuge und Kampfmodi verwandelt. Crossover-Auftritte in *Tatsunoko vs. Capcom* und *Marvel vs. Capcom 3* fügen luftige Mobilität, V-Dodge-Ausweichmanöver und Hyper Combos mit den Lasern der Six Machine hinzu.
Familienmitglieder teilen die Initialen „J“: Jet, Junko, Jasmine. Seine Besessenheit von Cheeseburgern spiegelt sich im Gameplay wider, markiert durch den Ausspruch „Real Meal!“. Die Designwurzeln liegen in Tokusatsu der 1960er–1970er Jahre, und er wäre beinahe „Red Hot Man“ genannt worden, bevor Änderungen vorgenommen wurden. Joes Reise erzählt vom Wachstum eines Fanboys zu einem selbstlosen Helden, der Spektakel mit der Bindung zu Silvia und Rivalität mit Figuren wie Alastor verbindet.