Lucas y Nathan son dos adolescentes totalmente diferentes. Sin embargo, un oscuro secreto une a ambos jóvenes: son hijos del mismo padre. Después de crecer en ambientes muy diferentes, las vidas de ambos chicos se cruzan de repente, cuando un giro del destino hace que Lucas ingrese en el equipo de baloncesto de Nathan. Esto provoca una competición entre ambos hermanos, no sólo por el control en la cancha de baloncesto, sino también por el corazón de la novia de Nathan, Peyton Sawyer, joven guapa y sensible, que quizás tenga más cosas en común con Lucas que con su propio novio, el popular Nathan.

El Laboratorio del CSI de la Policía de Miami afronta cada investigación desde el análisis forense de la escena del crimen, combinando el uso de métodos científicos con el trabajo policial. Integrado por un equipo altamente calificado dirigido por el Teniente Horatio Caine,(David Caruso) conocido como "H" o "con H de Honesty" como Supervisor del turno de día, tiene entre sus principales componentes a Calleigh Duquesne, una experta en balística, Eric Delko, investigador experto en el análisis de fibras, Ryan Wolfe, Natalia Boa Vista y Walter Simmons. Junto a ellos, también trabaja el detective de homicidios de la Policía, Frank Tripp. La serie refleja también la compleja situación de la ciudad de Miami, combinando los casos de investigación policial con los derivados de la presencia de diversas bandas de procedencia extranjera.