小刚（樱井翔饰）是高田玩具店家的独生子，经过努力，他终于秉承父亲遗志，完成了原处于开发中的巨型机器狗“小狗侠汪汪”，随即，他与女友小爱（福田沙纪饰）一起，组成了爱与正义的英雄——“小双侠”1号与2号，与邪恶反派“杜伦布贼党”三人组展开战斗。
为盗贼之神骷髅贝卖命的杜伦布贼党，由性感的多龙芝（深田恭子饰），与一胖一瘦的童兹拉（小林剑道饰）与波亚基（生濑胜久饰）两个手下组成。他们正在寻找着传说中的骷髅石，如果将四块骷髅石集齐的话，任何愿望都能得到满足。
实际上，考古学家海江田博士（阿部隆史饰），已经得到了一块骷髅石，他将它托付给女儿翔子（冈本杏理 饰），随后，独自前往纳卢威森林寻找第二块骷髅石，从此下落不明。
遇到小刚与小爱的翔子，请求他们帮忙找回自己的父亲。听说博士可能会去欧吉普多，而杜伦布贼党也得到了情报朝着那边赶去了，小刚与小爱立刻变身小双侠，带着上机器狗，急忙出发赶往欧吉普多，与他们一同上路的，还有翔子与她的小型机器人欧默恰玛。
小双侠一行人在沙漠的遗迹中，发现了一枚新的骷髅石。与此同时，杜伦布贼党搭乘着新式战斗机器人抵达了那里，展开了激烈的战斗，小双侠最终没有让骷髅石落入贼党的手中。可是，由于战斗过于激烈，遗迹开始崩塌，危难时刻小双侠1号，竟将陷入绝境的多龙芝救了出来。仿佛是遇到宿命爱人一般，一直渴望成为幸福新娘的多龙芝，从此坠入了爱河，而小双侠1号也产生了动摇不安。看着他们二人，大家感到事情的复杂性，但又不好插手。 现在，有两块骷髅石都在小双侠基地被保护着。可是，世界却开始频发重大怪事。现金从银行消失，日历上的星期二不见了，跨海大桥与富士山竟突然消失。这些事件都与骷髅石有关系，一旦它们被聚集起来，受其影响各种各样的东西就会消失，如果集齐了四枚骷髅石，说不定地球也会就此消失。
小双侠1号、2号，以及翔子他们，朝着第四枚骷髅石的所在地南哈尔普斯进发，终于最终决战开始了 。