À Las Vegas, un groupe d'experts scientifiques de la police recueille des indices sur les scènes de crime pour résoudre des enquêtes complexes. Un temps conduite par Gil Grissom, un entomologiste qui garde toujours son sang-froid, l'équipe enchaîne les affaires délicates : meurtres sanglants, viols, disparitions, leur taux d'efficacité est impressionnant. D.B. Russell, qui prend la suite des opérations après le départ de Gil Grissom et l'intérim de Raymond Langston, tente de maintenir la réputation d'excellence du service.
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Gil Grissom, Sara et Nick enquêtent sur l'explosion d'une caravane qui a fait deux victimes. Catherine et Warrick doivent retrouver l'identité d'une très belle strip-teaseuse découverte morte et à moitié nue dans le quartier chaud de Las Vegas. Deux corps en état de décomposition, retrouvés dans le coffre d'une voiture, sont amenés au laboratoire.
Grissom et Sara sont chargés d'enquêter sur le décès d'un chauffeur de taxi, tué par balle. Quant à Warrick et Sofia, ils s'occupent de la mort de Julian Harper, une star montante du cinéma...
Catherine et Grissom enquêtent sur la mort de Becky Lester. Le mari prétend s'être endormi un moment et à son réveil, il dit avoir retrouvé son épouse allongée dans les escaliers, couverte de sang. Mais pour les détectives tout porte à croire que l'accident a eu lieu plusieurs heures avant que Lester appelle les secours.
Les Copeland se réveillent soudainement, alertés par des bruits dans leur maison. L'homme saisit un pistolet et descend les escaliers, découvrant un jeune homme en train de saccager sa cuisine, les poches remplies de nourriture. Il chasse aussitôt celui-ci dans son jardin où il se retrouve face à une douzaine de rôdeurs. Il les menace et ceux-ci se dispersent dans la nuit, laissant derrière eux un corps sans vie.
Sara, Nick, Warrick et Greg se rendent dans l'est du Nevada. Cette fois-ci, l'équipe doit enquêter sur la disparition d'une famille entière. Du sang présent dans la maison laisse supposer que tous les membres sont morts. Mais en l'absence de corps, Nick est persuadé du contraire. En cherchant des indices sur les lieux du drame, une voix de petite fille résonne. Les détectives espèrent retrouver vivante la jeune victime…
Lana Adalian découvre sa sœur Christina morte chez elle d'une balle dans la tête. Un mot d'adieu laissé par défunte, ainsi que le revolver retrouvé dans sa main, laissent penser à un suicide. Catherine et Sara se rendent sur les lieux du crime et en examinant le lieu du crime, elles découvrent des traces de sang suspectes. L'équipe est persuadée qu'il s'agit d'un meurtre maquillé en suicide.
Dans les rues de Las Vegas, un contrôle routier dégénère en fusillade. Plusieurs personnes trouvent la mort, et parmi elles, le sergent Bell. Sophia Curtis et James Brass étaient sur les lieux. Des témoins affirment avoir vu la police tirer sur des hommes qui n'étaient pas armés. Elle pourrait avoir accidentellement tué le sergent. Grissom et Willows enquêtent afin de découvrir ce qu'il s'est réellement passé.
Grissom et son équipe poursuivent leur enquête à la suite de la violente fusillade qui a endeuillé Las Vegas. Ils s'orientent vers une affaire de trafic de drogue qui aurait mal tourné. Quatre suspects seraient intervenus pour protéger le convoi. Sofia et Jim restent hantés par la mort de l'officier de police tué à cette occasion...
Le corps sans vie de Jerry Gable est retrouvé dans une benne à ordures. Les inspecteurs constatent que la victime a la bouche tâchée de confiture et les mains souillées de purée. Cette piste les mène à un concours de mangeurs de hot-dogs. Sara, Sofia et Nick enquête, quant à eux, sur le double meurtre de Lori et Michael Tinsley.
Alors qu'elle pique-nique dans un parc, Karen Matthews s'aperçoit que son fils Jesse vient d'échapper à sa vigilance. Elle signale aussitôt sa disparition à la police qui commence à le rechercher activement. L'enfant est bientôt retrouvé dans un supermarché en compagnie d'un couple qui prétend être ses vrais parents.
Grissom et son équipe sont chargés d'enquêter sur le meurtre d'un homme atteint d'une pilosité anormale. Pour certains, il s'agirait de la preuve que le défunt était un loup-garou. L'autopsie révèle des faits troublants, notamment que la victime a été abattue d'une balle en argent. Les investigations font également apparaître que le défunt avait multiplié les paris en ligne et qu'il avait contracté de fortes dettes. Le propriétaire du site sur lequel il s'était connecté l'avait d'ailleurs menacé de représailles s'il ne payait pas. Malgré son handicap, l'homme avait projeté de se marier sous peu...
En rentrant de discothèque, Bianca et Chelsea découvrent le cadavre du petit ami de Bianca dans le garage. Celui-ci a été poignardé. Catherine et Nick tentent d'élucider le meurtre d'une jeune femme, Sylvia Mullins, qui a été renversée par sa propre voiture. Les policiers pensent à un vol qui aurait mal tourné.
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