西暦2100年代、タイムホールの発見により人類の時間移動が実現する。それによって起こる時間犯罪を未然に防ぐ目的で組織されたのが“時空警察”。そして、時空警察が時を越えて現代に派遣しているのが“時空刑事”だった。正体を隠して活動する時空刑事は、未来科学によって行われる犯罪に対しては特殊強化外骨格＝エクスターナルフォーム等、特殊装備を駆使して活躍する。22世紀から現代にやってきた時空刑事オリオンとレナリーは、ヨコハマの片隅で折尾光四郎（和田三四郎）、冬木玲菜（しほの涼）と名乗り、探偵業を営んでいた。ある日、折尾探偵事務所に瀬野里香子（村田あゆみ）が“兄を探して欲しい”と依頼に訪れる。早速、調査を開始した二人だったが、謎の女カルラ（三枝りな）に襲撃される。その正体は22世紀のバイオテクノロジーで自らを改造した時間犯罪者だった。カルラを追跡するオリオンとレナリー。だが、目の前でカルラは時空刑事サリーによって逮捕されてしまう。サリーの正体は玲菜の研修生時代の親友、春日さりあ（葉月あい）。しかしなぜか、さりあは玲菜を知らないと言い、光四郎に襲い掛かる。なんとかその場を逃れ、事務所に帰って来た2人を待っていたのは、見知らぬ少女三ツ星ひかり（山口ひかり）。さらに、2人の前に、織田優生（森久保祥太郎）が現れ、自分こそが時空刑事オリオンだと名乗る。そして次々と現れる時空刑事たち。真実を伝える為に、光四郎たちより未来の時間から現れた時空刑事ニーナ（新名彩乃）。時空刑事でありながら、次々に各時代の時空刑事たちを抹殺する時空特捜アレス（寺島拓篤）。激闘を繰り広げるオリオンとアレス。そしてオリオンが絶対絶命の危機に陥った時、奇跡が起こる……。