Todos los CSI vuelven a trabajar juntos bajo las órdenes de Grissom para investigar tres diferentes casos: la muerte de una pareja tras la explosión de su caravana; el asesinato de una stripper en la peor parte de la ciudad y la descomposición de dos cuerpos en el maletero de un coche.

Un actor de cine, joven promesa de Hollywood, es hallado muerto en su habitación de hotel tras haber pasado una noche de locura y desenfreno con sus fans; al tiempo, en una parte no tan ostentosa de la ciudad, tiene lugar un asesinato doble, relacionado con inmigrantes laosianos.

Los paramédicos acuden a una llamada de urgencia, una mujer se ha caído en la escalera y ha perdido mucha sangre. Cuando llegan sólo pueden confirmar su muerte. Desde ese momento es un caso para el CSI. Todas las miradas se centran en el marido y más aún cuando se descubre que la primera mujer de éste murió en similares condiciones.

Un grupo de extraños asaltan la cocina de un chalet, cuando los CSI acuden al lugar, a cincuenta kilómetros de la ciudad más cercana, las pistas les conducen hasta un bunker en medio del desierto. Allí, yacen muertos todos los asaltantes, en doce camas preparadas para un suicidio sectario colectivo. La única peculiaridad, es que una de las camas está vacía.

Tres charcos de sangre, los cuatro habitantes de una casa desaparecidos, pistas en forma de chicle, adolescentes y marihuana. Los chicos de Grissom, sin él, tienen que valerse por sí mismos para resolver un caso en el que el mayor de los interrogantes es dónde están todos los cuerpos de la demostrada masacre. Nick lidera el equipo.

En el curso de una investigación, el Sheriff de Las Vegas solicita los conocimientos de Grissom como entomólogo para refutar las alegaciones presentadas en el juicio de un conocido. Catherine se hace cargo entonces del caso que llevaba Grissom sobre el aparente suicidio de una madre primeriza.

Parte uno de dos. Durante una persecución policial, todos los perseguidos y un agente de policía resultan muertos. Un chico que paseaba con su bicicleta es herido gravemente en la misma. Cuando los CSI entran en escena tienen un escenario de más de veinte manzanas y a dos de sus compañeros en la sala de interrogatorios, el capitán Jim Brass y la inspectora Sofia Curtis, que participaron en la persecución y han de prestar declaración.

Parte dos de dos. Durante una persecución policial, todos los perseguidos y un agente de policía resultan muertos. Un chico que paseaba con su bicicleta es herido gravemente en la misma. Cuando los CSI entran en escena tienen un escenario de más de veinte manzanas y a dos de sus compañeros en la sala de interrogatorios, el capitán Jim Brass y la inspectora Sofia Curtis, que participaron en la persecución y han de prestar declaración.

Un obeso feliz es encontrado muerto en el fondo de un contenedor de basura. Grissom y Catherine llevan este caso al tiempo que Nick y Sara se encargan de la muerte de los dos miembros de un matrimonio en proceso de separación, un perro puede ser el asesino.

Una madre alerta de la desaparición de su hijo mientras jugaba en un parque, las primeras pesquisas apuntan a que un hombre con gorra azul pudo habérselo llevado. Lo que en principio se presenta como un caso de desaparición se complica cuando el niño aparece con otros padres que aseguran que es suyo.

Un anónimo desde una cabina telefónica avisa a la policía de Las Vegas de un crimen a las afueras. La víctima yace muerta de un disparo en medio del salón de su casa, su particularidad es que sufre de hipertricosis, exceso de cabello corporal.

Tras una noche movida por los pubs de Las Vegas, el novio de la hija de un nuevo rico acaba desangrado en el garaje de la casa de ésta. Esa misma noche, una mujer de negocios es empalada con su propio coche en el parking cercano a su trabajo. El CSI se hace cargo de ambos casos.

Una fiesta de la alta sociedad de Las Vegas termina en asesinato. Todo el turno de noche concentra sus esfuerzos en la pronta resolución de este caso con aires a los viejos tiempos de la mafia.

Un meticuloso asesino que acaba de matar a sangre fría es embestido por un coche cuando abandonaba la escena del crimen en su vehículo. La causante de este accidente intenta dar parte a la policía y él no puede más que matarla para que no le delate.

El cuerpo de una mujer semidesnuda es hallado medio enterrado en el desierto. Las primeras investigaciones revelarán que la víctima es la hija de Lady Heather, antigua conocida del laboratorio.

Un cuerpo abrasado es encontrado en el hueco de la chimenea de una casa que hace un año Warrick y Catherine quisieron registrar sin éxito por carecer de orden judicial. Ahora se investigan dos crímenes por el precio de uno.

El CSI se convierte en el protagonista de un reality televisivo mientras investigan a posible un violador en serie. Las cámaras siguen al equipo de Grissom, grabando todas sus situaciones, cotidianas o no, en el laboratorio y a pie de calle.

Durante el juicio por el homicidio de una estudiante de instituto, la hermana pequeña del acusado, compañero de la víctima, se declara culpable del asesinato. El juez concede setenta y dos horas al CSI para revisar las pruebas y presentar de nuevo el caso.

El asesinato de una vidente que predijo su propia muerte es el punto de partida de una investigación que terminará por relacionarse con un antiguo caso abierto en el que nunca se identificó al culpable.

Tres jóvenes mueren tras ser tiroteados por miembros de una banda rival. Las investigaciones meten a los CSI de lleno en el mundo de los raperos.

El C.S.I abre una nueva investigación cuando durante la celebración de una boda muere la madre del novio, una conocida abogada involucrada en un controvertido caso. Poco después, Nick llega al escenario conduciendo su propio coche, en el que guarda las distintas pruebas encontradas. Tras procesar la escena, Nick, Greg y Jorja deciden ir a tomar algo. Mientras los forenses cenan, un desconocido roba el automóvil de Stokes arrojando las evidencias a un contenedor de basura. La autopsia practicada al cadáver descubre una sustancia de color melocotón bajo las uñas, marcas de ligaduras en los tobillos y un trauma severo en la cabeza de la víctima. Posteriormente, el doctor Robbins confirma la causa de la muerte: perforación del cráneo producida por una fina flecha. Mientras visiona el video de la boda, Catherine descubre a un individuo vestido de forma inapropiada merodeando la zona. El hombre resulta ser el padre del novio, a quien la víctima le había prohibido acudir al evento familiar. Greg, por su parte, está convencido de que las damas de honor drogaron a la madrina para evitar sus rudos comentarios durante la celebración y que la víctima cayó sobre la flecha de la estatua de Cupido de la suite nupcial. Posteriormente, Jorja y Greg examinan el coche de los novios, donde encuentran una bolsa de snowboard con dos toallas ensangrentadas. Según revela el departamento de ADN, la sangre de las toallas coincide con la de la víctima.

El cuerpo sin vida de Jeff Powell aparece en la acera junto al muelle de carga del Palermo. Grissom, Catherine y Brass se preguntan el motivo que llevó este hombre tan bien vestido y cliente del famoso hotel y casino a dicho lugar. Las heridas defensivas halladas en el cadáver indican que luchó antes de morir. Poco después, Catherine y Nick llegan a la habitación de hotel en la que se alojaba la víctima, donde encuentran un largo cabello rubio y un petate lleno de ropa económica. Polvo azul en la chaqueta de Powell y restos de cocaína son otras de las evidencias halladas en la habitación. El visionado de la cinta de las cámaras de seguridad del casino muestras a dos hombres coreanos trajeados caminando en la misma dirección que la víctima. Nick visita la tienda del diseñador, cuya ropa llevaba la víctima, donde le informan que Jeff acudió al establecimiento acompañado de una atractiva mujer rubia y adquirió varias prendas horas antes de su muerte. Tras efectuar las pruebas de laboratorio, Hodges asegura que el polvo azul es tiza de tacos de billar. Más tarde, el gerente de un local de billares identifica a la acompañante rubia como Heidi Wolf. La joven confiesa a los investigadores que se acostó con la víctima, pero que abandonó el hotel poco después. La pista del Ferrari lleva a Greg hasta una compañía de alquiler de coches. Un comercial informa al forense que el contrato del automóvil estaba a nombre de Caprice Inc, compañía para la que trabajaba Jeff. Grissom, por su parte, interroga a Mick Sheridan, magnate del entretenimiento y jefe de la víctima, quien le comunica que decidió premiar a su ayudante con un viaje a Las Vegas con todos los gastos pagados.

El protagonista de un tiroteo en el casino de un hotel toma a una mujer como rehén y se encierra con ella en una de las habitaciones del recinto para negociar su fuga. A falta de un negociador, Brass intentará dialogar con el secuestrador sobre el que además pesa la sospecha de haber asesinado a su mujer y a sus compañeros de trabajo.

Mientras el capitán Brass lucha por su vida en el hospital, los CSI han de volver al trabajo, dos casos les esperan. En uno, un cuerpo decapitado yace sobre las vías del tren. En otro, un hombre es hallado muerto en la habitación del hotel en la que se registró y se corrió una buena juerga.