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.
Alors que Raymond se remet de sa blessure, David et Wendy initient un groupe d'étudiants à leur profession. Habituellement confinés au laboratoire, les deux analystes se font passer pour des hommes de terrain auprès des jeunes et rouvrent avec eux une ancienne affaire d'incendie criminel. Dans le même temps, Nick et Greg enquêtent sur un empoisonnement qui a touché l'un des commissariats de la ville.
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