本作品は土曜日の19時台後半で、朝日放送の『部長刑事』（関西地区）やTBSテレビの『お笑い頭の体操』（関東地区）に低視聴率を強いられていた毎日放送（MBS）テレビ営業局から編成局次長の廣瀬隆一を通じて発足間もない映画部に東映と組んでの子供番組制作が提案されたのが発端とされる。映画部長の庄野至は、東映の三由重夫から紹介を受け、1970年6月に1971年4月開始の新番組企画を東映テレビ部長の渡邊亮徳へと依頼した。渡邊は、系列の東映動画（現・東映アニメーション）で制作中だった『タイガーマスク』（読売テレビ）の人気に着目して人気要因を分析する一方で、東映テレビ部プロデューサーの平山亨や、石森章太郎のマネージャーで企画プランナーだった加藤昇も招集して度重なる打ち合わせの結果、『月光仮面』に代表される仮面ヒーロー物を企画するに至った。低視聴率を打破するには「周囲をみまわして、無いものをやればいい」という毎日放送の庄野プロデューサーの意見をもとに、二番煎じとなるアニメは避け、「実写」の「変身もの」として企画が練られた。本作品の企画は、1970年9月ごろに平山が加藤の協力を得て作成した『マスクマンK』の企画書が第1案とされ、この企画書では「仮面のヒーローが日本征服を企むクロード黒原率いる組織・ショッカーと戦う」という大まかな筋書きが作られていた。しかし、その内容は『タイガーマスク』に言及し、「自分も仮面を被ればヒーローになれる」という児童の願望を指摘していること、主人公・九条剛が普通の体育教師で鍛錬によってヒーローの力を得ているなど、当時流行していたスポーツ根性ものの影響が強い内容であった。この企画書は、平山による「叩き台」的なもので、MBS側には提出されておらず、東映社内と石森プロ用のものだった。平山は本作品の前に『妖術武芸帳』で「謎の鉄仮面」という「仮面物」の設定を創案しており、その際に石森をアイディア協力者候補に挙げていたが、企画がTBSの橋本洋二に渡って実現しなかった。このため、平山にとっては「仮面物」であるこの『マスクマンK』は念願の設定だった。次に起草された『仮面天使（マスク・エンジェル）』が、MBSに提出された最初の企画書となる。平山が『柔道一直線』の流れで市川森一と上原正三を招き、平山とコンビの長い伊上勝との3人の脚本家体制で、設定などの企画打ち合わせに入った。ここで主人公の名が本郷猛に決まり、市川によって「恩師・緑川教授殺害の容疑をかけられた逃亡者」という設定になった。この時点でスポ根要素は薄められ、主人公は30万ボルトの高圧電流を浴びる事故で特異体質となり、人間以上の力を得るというSF的な設定が加味されたが、ヒーローのデザイン画などは起こされなかった。本郷役には千葉治郎が候補に挙がっていた。なお、上原の述懐によれば、MBSはウルトラマンのようなヒーローを期待していたが、石森がバッタをモチーフにしていたことから揉めて双方の意見は平行線をたどっていたため、市川と共に石森の援護を依頼された上原が石森のアイデアの素晴らしさを力説し、MBSを説き伏せたことで企画は通った。しかし、上原は控室で見せられた仮面ライダーの絵には正直、絶句したという。1970年9月上旬ごろ、廣瀬から「オートバイに乗るスーパーヒーロー物」という注文が追加され、『十字仮面（クロスファイヤー）』の企画に到る。ここで構想されたストーリーは、本郷を父の仇と疑うヒロインや、殺人者・本郷を追う刑事などの登場人物が配され、主人公の逃亡者としての苦悩も付加された。主人公の仮面については、怒りの感情が高まると顔に感電事故による十字形の傷跡が浮かび上がるため、それを隠すために被っているという設定が加えられている。『サイボーグ009』や『佐武と市捕物控』などの数多くのヒット作を送り出してきた石森が原作者として本格的に参加するのはこの段階からで、彼の起用は石森プロマネージャーの加藤から渡邊へ熱心な売り込みがあったためだった。10月上旬に、伊上によって執筆された検討台本「怪奇蜘蛛男」と「謎の恐怖屋敷」がMBS側で検討され、予算案とともに「題名を日本語にしてほしい」との要望が出された。10月15日に石森側が『ファイヤー十字（クロス）』『十字仮面』『クロス火面』などの題名案を提出している。10月以降になり、東映側は平山の補佐として阿部征司がプロデューサーに参加する。石森が参加した後、MBS側は「雑誌で漫画連載をしてほしい」と放送開始の条件を出した。漫画連載の実現には難航したが、平山と阿部、石森プロマネージャーの3人が『週刊少年マガジン』（講談社）の編集長だった内田勝に掛け合い、年末に了承を得た。11月上旬には主人公ヒーローである「クロスファイヤー」のデザイン画も石森によって起こされ、平山やMBS映画課長の引野芳照もクロスファイヤーのデザインに「カッコいい」と絶賛し、題名も正式に『十字仮面』に決定、11月になってMBS側は『十字仮面クロスファイヤー』の企画書を起稿した。当初は本郷役に近藤正臣、ルリ子役に島田陽子を予定していた。クロスファイヤーの検討用デザインには、十字をモチーフとしたものとライオンをモチーフとしたものが存在する。12月に入ると、企画書題名を『十字仮面 仮面ライダー』に変更。藤岡弘と森川千恵子（真樹千恵子）が本郷とルリ子役に選ばれ、藤兵衛役には高品格が予定され、放映開始は1971年4月と決定された。しかし企画がMBS側を通った矢先、同年末に市川と上原は『帰ってきたウルトラマン』をやりたいから」と願い出て急遽降板し、以後の企画や本編脚本は伊上主導で進められることとなった。市川は自らの代わりとして、同じ脚本家仲間の島田真之と滝沢真理を連れてきて、以後両人ともに本作品の主筆脚本家となっている。翌1971年1月、石森は「もっとグロテスクなリアリティのある奴にしたい」と、自身の作品の髑髏をモチーフにした仮面のヒーローである『スカルマン』（『週刊少年マガジン』1970年1月11日号に掲載）をこの企画に応用した、「仮面ライダースカルマン」のキャラクターを提案。ここで主人公が敵対する怪人と同じく改造人間であるという設定がなされ、逃亡者であることや一部のキャラクターが整理され、藤兵衛は主人公の専属トレーナーとなり、よりシンプルな物語となった。しかし、渡邊はこのキャラクターを「以前に描かれた作品じゃないか。大勝負に出るんだから、新しいキャラクターじゃないと駄目だ」と却下した。MBSテレビ営業局副部長の箱崎賞からも「モチーフが髑髏では営業上の支障がある」と注文が出され、企画はさらなる検討を求められる。これらの注文に対して石森は非常に落胆したが、50枚以上のデザイン画を描き、この中に加藤マネージャーの持ち込んだ昆虫図鑑のバッタをモチーフにした、強烈なインパクトのあるデザイン画があった。バッタの顔が「スカルマン」に共通する不気味さと髑髏に似た形であること、昆虫は「自然を破壊する悪と闘うヒーローにふさわしい」という思いもあった。石森は「子どもに聞いてみよう」と、この50枚以上のデザイン画を当時幼稚園児だった息子の小野寺丈に見せたところ、彼は即座にバッタをモチーフにしたデザイン画を選んだ。このデザイン画は平山によって渡邊に手渡され、「これだ、今度こそいける」と大喜びした渡邊は、即座にゴーサインを出している。企画していた1971年当時の日本はイタイイタイ病などの公害問題に揺れており、環境庁が発足したばかりであった。藤岡弘によれば、仮面ライダーはこうした時代の空気を嗅ぎ取り、「環境破壊から地球を守る」というコンセプトで登場したのだという。それは石森の下記の言葉にも現れているバッタは自然の象徴だ。バッタの能力を持った主人公が自然破壊に立ち向かうなんていうのはどうかな？そうだ。エネルギーは風だ。風力エネルギーが彼の原動力なんだよ。彼のベルトのバックルに風車の機構があって、そこでエネルギーを獲得するんだそして仮面ライダーはバッタ本来のジャンプ力と体力をそのまま武器として戦い、ライダーキックやライダー投げといった必殺技もそこから必然的に生まれてきた。また当時アメリカで流行していた『ハルク 』が怒りで変身するのを参考に、主人公が仮面をかぶって変身するのではなく、自然に変身して身体から力がみなぎってくるという平山の案が採用された。このバッタのデザイン画をMBS東京支社に持ち込んだところ、箱崎は髑髏でなくなったことで安堵したものの、庄野は「バッタは握れば潰れるあのバッタですか?」と非力な昆虫をモチーフにすることに異議を唱えた。これに対し、平山は「バッタは小さいから強く見えないだけで、昆虫の跳躍能力などが人のサイズになれば強いものになりますよ」と説得した。翌日、MBS大阪本社の編成会議に出席した平山と加藤マネージャーは、「バッタ」とは伏せて「昆虫人間」としてセールス。加藤が「子どもでも描けるわかりやすさ」として黒板に仮面を描くなどした結果、最終的に承認が降りた。前述の「少年マガジン」誌連載の折衝も進められていたが、MBSの社内ではまだこのヒーローのデザインを危ぶむ声が強かった。これに対し、廣瀬は「私の息子もオートバイに乗ったバッタのヒーローを面白いと言っている。ここはひとつ、子どもの感覚に賭けてみましょう」と社内を説得した結果、番組企画は推進されることになった。「敵対組織によって改造人間にされてしまった」という設定があるため、マスクには泣いているように見えるデザインが施されている。こうして「バッタ」をモチーフにしたヒーロー番組企画は、バイクに乗って戦うバッタのヒーロー『仮面ライダーホッパーキング』と仮題されたが、「長すぎる」とのMBS側の意向により『仮面ライダー』と短縮され、2月1日からの制作決定が下された。元々、本作品は『ウルトラマン』のような「巨大ヒーローと怪獣が戦う作品」にしようという案もあったという。しかし、石森は等身大ヒーローにこだわり、敵キャラクターも人間形態としてタイツ主体で造形され、徹底して怪獣とは差別化する方向で、「怪人」と呼称された。ただしこれには制作費の違いもあったようで、何倍もの制作費がかけられているウルトラマンとは違い、仮面ライダーでは金のかかるセットやミニチュアを使わず、ほとんど特撮もなしで撮影され、「金はかけないけど身体は酷使する」アクションとして作成されたのである。