Il gruppo dei CSI che collaborano con le indagini della polizia di Las Vegas e i casi a cui lavorano qutidianamente: spesso atroci ma anche bizzarri, e sempre risolti con grande creatività e competenza da Grissom e dal suo staff.

La squadra scientifica continua a indagare con successo sulle scene dei crimini che ogni giorno si presentano nella città di Las Vegas, ma rimanere distaccati da ciò che stanno esaminando a volte è impossibile: un maniaco ossessionato da Nick uccide delle donne per avere la sua attenzione, Brass deve farsi da parte durante un'indagine che lo coinvolge personalmente e scopriamo perchè è un uomo solo nonostante abbia una figlia. Anche Cathrine subisce delle attenzioni indesiderate e durante il caso di un ricatto viene rapita proprio davati alla sede della scientifica. Grissom, nel frattempo, deve fare i conti con una progressiva perdita dell'udito causata da una malattia ereditaria, inoltre un vecchio nemico torna sulla scena: Paul Millander. Riuscirà Grissom a trovare le prove per fermarlo stavolta? Inoltre nuovi personaggi si profilano all'orizzonte, tra i quali spiccano Horatio Caine, il capo della squadra scientifica di Miami e Lady Heather, una donna seducente legata al torbido mondo dei club erotici.

Nuovi casi per Grissom e i suoi CSI; diverse indagini toccheranno personalmente Catherine e Sara, ma anche lo stesso Gil, non sempre capace di mantenere il suo proverbiale distacco scientifico.

Grissom, Catherine, Warrick, Sara e Nick sono alle prese con diverse investigazioni concernenti omicidi plurimi ma anche morti misteriose

Le indagini della squadra di Grissom proseguono, mentre Greg cerca di trovare un sostituto per coprire il suo ruolo e poter diventare un CSI e Ecklie apporta qualche modifica organizzativa.

Alla CSI di Las Vegas, Nick inizia a riprendersi dalla sua terribile avventura, che gli ha lasciato una insormontabile paure degli insetti. Sofia Curtis diventa detective e il team di Grissom è riunito come ai vecchi tempi.

Passa il tempo e il gruppo dei CSI di Las Vegas non perde il suo smalto, anche se non mancano grossi problemi sul fronte personale, come quelli che ha Warrick con sua moglie Tina. Ma il momento peggiore lo vive Catherine, quando sua figlia viene rapita.

Stavolta è Sara Sidle a dover fare i conti con quello che le è costato il suo lavoro, e a riflettere sul suo futuro tra i CSI.

Il team dei CSI di Las Vegas riprende la routine del suo pericoloso lavoro dopo lo shock della perdita di Warrick. Gil Grissom si prepara a voltare pagina.