Serial przedstawia pracę techników kryminalistycznych w Las Vegas. Grupa pod dowództwem Gila Grissoma codziennie mierzy się z nowymi sprawami, wśród których najczęściej pojawiają się morderstwa, kradzieże, porwania itd. Dzięki temu serialowi można dowiedzieć się wszystkiego na temat prowadzonego śledztwa, pobierania i znajdowania dowodów na miejscu przestępstwa.
Detektywi prowadzą śledztwo dotyczące śmierci bardzo owłosionego mężczyzny. Na pierwszy rzut oka, ciało przypomina zwłoki wilkołaka. Mężczyzna zginął od postrzału w głowę. Cierpiał na bardzo rzadką genetyczną chorobę powodującą nadmierne owłosienie.
Detektywi badają morderstwo człowieka, którego ciało odnaleziono w garażu. Śledztwo doprowadza ich do córki mężczyzny, która wcześniej porwała Nicka (George Eads) i zakopała go żywcem w ziemi.
Ktoś próbuje zabić divę zwaną Lois O’Neill, która przed laty była związana z mafią. Zamiast divy ginie jednak kelner. Detektywi badają sprawę, ale tym razem nie wszystko jest tak oczywiste, jakby mogło się zdawać.
Mężczyzna wchodzi do brudnego mieszkania i zabija jego mieszkańca. W drodze do domu, w samochód mordercy wjeżdża auto nastolatki, Ally Sullivan. Dziewczyna nalega, żeby wezwać policję, ale mężczyzna odmawia. Odjeżdząjąc widzi, jak Ally pisze SMS. Myśląc, że wzywa policję, zabija ją. Detektywom CSI trudno odnaleźć zabójcę, bo jest prawdziwym profesjonalistą i bardzo dobrze zaciera za sobą ślady.
Na wpół zakopane ciało półnagiej kobiety zostaje odnalezione na pustyni. Kobieta nie miała włosów i prawej dłoni. Okazuje się, że była to córka Lady Heather. Autopsja wykazuje, że kobieta padła ofiarą eksperymentu i zmarła z głodu. Zespół bada klinikę Betz, w której zamordowana poddała się terapii mającej uwolnić ją od bezsenności.
Nadmierny dym wydostający się z komina domu alarmuje straż pożarną. Na miejscu pojawiają się również detektywi CSI, gdyż w kominie domu zostają odnalezione spalone zwłoki człowieka. Znaleziona przy nim karta do siłowni pomaga zidentyfikować ofiarę. Jest nim syn właściciela domu. Możliwość przeszukania obiektu daje Catherine i Warrickowi szansę poszukania dowodów w sprawie zaginięcia młodej dziewczyny.
Podczas gdy detektywi badają sprawę gwałtu na agentce nieruchomości, śledzi ich ekipa telewizyjnego reality show. Dzięki kamerom monitoringu, podejrzenie pada na mężczyznę, który zostawił pod drzwiami ofiary kwiaty. Jednak badania oczyszczają go z zarzutów. Podejrzenie pada na strażaka, którego ślady ubrania zostają odnalezione na miejscu zbrodni.
Nastoletni chłopak, Marlon, jest ścigany za morderstwo na swojej koleżance z klasy, Stacey. Podczas procesu, jego 12-letnia siostra Hannah bierze jego stronę i zeznaje, że to ona zabiła Stacey, a nie Marlon. Detektywi stają przed dylematem - dwie osoby przyznają się do jednego morderstwa. Zmowa wydaje się mało prawdopodobna. Hannah jest małym geniuszem, chodzi już do liceum i choć jej zeznania brzmią przekonująco, detektywi podejrzewają, że je zmyśla i nie mogła popełnić tej zbrodni. Muszą zdecydować, kto powinien być naprawdę ścigany.
Adwokatka zostaje zamordowana podczas wesela syna, a jej ciało zostaje przywiązane do samochodu. Z czasem detektywi dowiadują się, że nie była w najlepszych stosunkach z panną młodą, ojcem swojego syna i większością rodziny.
Zespół bada śmierć mężczyzny ubranego w drogi garnitur. Przy ciele znaleziono również kluczyki do Ferrari. Dowody wskazują, że mógł brać udział w bójce i został przeciągnięty przez hall ze świeżo pomalowanymi ścianami. Detektywi docierają do firmy w Las Vegas, która oferuje "idealne weekendy", podczas których spełniane są najwieksze fantazje klientów.
Ciało pani Cutler zostaje odnalezione w jej domu. Została zastrzelona z bliskiej odległości, a detektywi nie znajdują śladów wtargnięcia do domu. Jej mąż, William Cutler, przepadł bez śladu. Odnajduje się żywy w biurze, w którym wszyscy współpracownicy zostali zastrzeleni. Sam mężczyzna nie odniósł większych obrażeń. Kilka dni później rozpoczyna strzelaninę w kasynie i bierze nieznaną kobietę za zakładnika.
Podczas gdy Jim Brass poddaje się operacji, zespół ma dwie sprawy do rozwikłania. Pierwsza dotyczy mężczyzny, którego bezgłowe ciało zostaje odnalezione na torach. Dalsze śledztwo wykazuje, że mężczyzna miał na sobie gorset, który był popularny wśród mężczyzn podczas wojny domowej. Druga zbrodnia miała miejsce w pokoju hotelowym, gdzie odnaleziono na łóżku ciało mężczyzny w bokserkach. W pokoju znajdują się ślady szalonej nocy pełnego alkoholu, narkotyków i seksu. Tymczasem córka Brassa, Ellie, odwiedza swojego ojca w szpitalu.
Grupa zamaskowanych napastników atakuje ludzi na ulicach. Jedna z ofiar umiera, inna jest poważnie ranna. Ślady prowadzą do sklepu alkoholowego, który kilka dni wcześniej został okradziony. Greg postanawia zbadać to miejsce i jest świadkiem kolejnego napadu. Udaje mu się uratować niedoszłą ofiarę i postrzelić jednego z napastników.
Greg staje przed komisją mającą wyjaśnić, czy ponosi odpowiedzialność za śmierć chłopaka, którego potrącił, ratując życie pewnemu mężczyźnie. Dochodzi do kolejnej zbrodni. Znaleziono ciało chorej na raka emerytki.
W oddalonych od siebie dzielnicach Las Vegas odkryto zwłoki dwóch młodych kobiet. Były bliźniaczkami. Amanada zginęła od kul, Jill padła ofiarą upozorowanego samobójstwa. Okazuje się, że mąż tej pierwszej był przekonany, że jego żona nie ma siostry i została adoptowana. Grissom dostaje propozycję dołączenia do kadry naukowej Brown University.
W jeziorze znaleziono samochód, który należał do słynnego w latach siedemdziesiątych szefa mafii, Mickeya Dunna, a w nim czaszkę ze śladem po kuli. Policja ponownie bada sprawę jego zaginięcia. Wkrótce dochodzi do serii tajemniczych morderstw. Ofiary pracowały kiedyś dla Mickeya Dunna.
Żywy mężczyzna i martwa kobieta zostają znalezieni na placu budowy unieruchomieni przez cement. Mężczyzna nie chce powiedzieć, co się stało. Grissom i Sanders prowadzą śledztwo w sprawie zamordowanego pracownika kurzej fermy. Nieopodal gospodarstwa policjanci znajdują miniaturową replikę miejsca zbrodni. Sytuacja przypomina dwa inne morderstwa. Brown i Stokes badają sprawę śmierci pewnej Rosjanki.