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.
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...
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