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Un joueur de poker renommé est décédé après avoir été victime de violentes convulsions au milieu d'une partie aux enjeux considérables. Tout porte à croire qu'il s'agit d'une mort naturelle, mais Grissom pense à un acte malveillant.

Le corps de Kim, une femme d'origine asiatique, est découvert dans une chambre d'hôtel. Tom Haviland, un comédien, avoue avoir passé la nuit avec elle et une autre jeune femme prénommée Tania. En examinant ses mains, Grissom décèle des traces de sang.

Grissom et Catherine enquêtent sur le meurtre d'un couple fortuné, dont les cadavres ont été retrouvés à l'arrière de leur luxueuse villa de Las Vegas. Compte tenu des circonstances, Grissom sait qu'il navigue en terrain miné. Sur une affaire aussi sensible, il n'aura pas le droit à l'erreur. Or, les indices sont minces. Il note simplement que la maison était à vendre. Pendant ce temps, Sara travaille sur une affaire sordide et peu ordinaire. Un homme a été retrouvé éviscéré sur un terrain de football. Les premiers éléments de l'enquête semblent indiquer que le meurtrier aurait mangé les organes de sa victime. Est-ce l'oeuvre d'un tueur en série ?

Une personne de petite taille s'est pendue dans la chambre d'un hôtel. Sur place se tenait une convention traitant des problèmes rencontrés par les nains. Les policiers, qui pensent que la victime était déprimée, concluent assez rapidement à un suicide. Grissom n'est pas de cet avis et cherche des indices qui pourraient étayer la thèse du meurtre. Quelques éléments lui semblent troublants, mais ils ne sont pas suffisamment probants pour alerter un juge. Catherine, attaquée sur les lieux du crime, donne à Grissom l'argument qu'il attendait. Pendant ce temps, un homme est assassiné après un casse qui a mal tourné. Les cadavres s'accumulent. Grissom espère résoudre toutes ces affaires...

Une femme a disparu mystérieusement au cours d'un spectacle de magie. Volontaire pour s'introduire dans une boîte, elle n'est pas réapparue à la fin du numéro, laissant sur le siège des traces de sang. Grissom est chargé de l'affaire. De leur côté, Catherine et Nick enquêtent sur le décès suspect d'un chanteur de rock.

Depuis quinze ans, John Mathers attend dans le couloir de la mort l'exécution de sa peine. Catherine Willows, qui avait mené l'enquête au moment de son arrestation, était parvenue à le faire emprisonner pour plusieurs meurtres. Les victimes, toutes des étudiantes, avaient été retrouvées dans des sacs poubelle. Tous les indices recueillis à l'époque conduisaient à John Mathers. Peu de temps avant sa mise à mort, le détenu bénéficie d'un dernier contrôle ADN. Les analyses doivent permettre de l'innocenter ou de confirmer le jugement. Alors que Catherine attend le rapport des scientifiques, un crime, identique à ceux reprochés à John Mathers, est commis...

Un champion de boxe, qui s'apprête à disputer un combat, ne sait pas encore qu'il monte sur le ring pour la dernière fois. Lors des échanges de coups, il s'effondre. Les médecins sont impuissants à le ranimer. Les experts arrivent sur les lieux pour faire les premières constatations d'usage. Grissom est persuadé qu'il s'agit d'un meurtre, et non d'un accident comme il s'en produit parfois dans ce type de sports de combat. Sur place, Catherine collecte de nombreux indices. Nick, de son côté, cherche à comprendre comment des cambrioleurs ont pu s'attaquer à une bijouterie. En cherchant les traces qu'auraient pu laisser les malfrats, il tombe sur un détail intéressant qui le met sur une piste...

L'équipe visionne un film pornographique dans lequel une femme semble être assassinée d'un coup de couteau. La scène semble trop réelle pour être une fiction. Grissom enquête sur le cadavre retrouvé dans un coffre à outils. Il a été dévoré par des fourmis rouges. Les enquêteurs parviennent à l'identifier. Il s'agit d'un jeune trisomique disparu 17 mois auparavant. Il était garçon d'écurie.

Distrait par une passagère, un chauffeur de taxi a l'impression d'avoir heurté quelque chose à un carrefour. Sorti de son véhicule, il constate que le corps d'un adolescent gît la chaussée. La victime a apparemment été tuée sur le coup. Le conducteur tente d'appeler au secours mais il est molesté par des témoins qui l'accusent de meurtre. Sur place, Grissom découvre que le jeune homme a en fait été poignardé.

Grissom, Warrick et Nick enquêtent sur une affaire épineuse. Un homme a été retrouvé au bas d'un immeuble. Il se serait jeté du sixième étage. Le légiste, après un premier examen, est toutefois formel : la victime a été assassinée avant d'être lancée dans le vide. Le meurtrier voulait sans doute faire croire à un suicide. Catherine se rend dans le bar où la victime avait ses habitudes.

Le contremaître d'une entreprise spécialisée dans l'emballage de viande découvre un bras humain dans un broyeur. L'examen des doigts permet l'identification de la victime, un chef cuisinier des environs. Grissom et Willows découvrent dans le restaurant de la victime, plusieurs blouses maculées de sang. Parallèlement, Sara enquête sur le suicide d'une jeune femme. Elle se serait tailladé les veines.

Au cours d'une session d'observation de la nature, un groupe d'ornithologues à l'affût découvre un corbeau portant un globe oculaire dans son bec. Rien d'étonnant, a priori, pour un oiseau omnivore de son espèce. Sauf que l'organe en question est assez grand pour appartenir à un homme. Dépêchés dans la région, les spécialistes ouvrent une enquête complexe. En effet, leurs rares pistes les mènent vers un homme, divorcé et père de deux enfants, que tout semble tenir loin du crime. Pendant ce temps, Warrick et Grissom travaillent sur une tout autre affaire. En effet, ils sont contraints d'enquêter sur la mort d'un certain David, un homme employé dans une concession automobile. Là encore, les policiers doivent affûter leur sens de l'observation et de la déduction...