Las Vegas, Nevada, capitale du jeu, de la fortune rapide, de la malchance, des mariages éclairs. La cité des péchés connaît une vague d'homicides sans précédent. Grissom est amené à s'occuper d'un étrange suicide tandis que Nick s'occupe de la mort mystérieuse de plusieurs personnes. Catherine et Warrick tentent de démêler l'écheveau de la mort d'un homme, abattu alors que, complètement ivre, il avait pénétré par effraction dans une maison. Le propriétaire des lieux ne cesse d'invoquer la légitime défense pour expliquer son geste, ce dont les enquêteurs finissent par douter. Enfin, Nick s'entretient avec une personne qu'une femme a droguée, puis volée...

Las Vegas, capitale de toutes les folies et de l'argent facile, n'a jamais connu un tel événement : un homme se serait jeté de sa chambre d'hôtel après avoir gagné quarante millions de dollars au jeu. Un tel suicide semble incroyable pour l'équipe, qui, sous la houlette de Gil Grissom, s'intéresse de très près aux circonstances de cette mort mystérieuse...

L'épouse d'un millionnaire vient d'être enlevée. Son ravisseur l'a emmenée dans le désert et demande une rançon de deux millions de dollars. Sans quoi il l'exécutera. Le capitaine Brass et son équipe sont mis sur l'affaire. Ils ont du pain sur la planche : une course contre la monde débute pour Grissom et Sara. De leur côté, Catherine et Warrick enquêtent sur la mort d'un enfant. Le bambin a été renversé par une voiture. Le chauffard n'ayant pas cru bon de s'arrêter, il n'a pas pu être identifié. Il encourt une grave peine pour homicide involontaire et délit de fuite. De pénibles investigations commencent...

Une jambe a été retrouvée flottant entre deux eaux, à la surface d'un lac. Catherine et Grissom mènent l'enquête. L'autopsie révèle que le membre appartenait à une femme. Mais l'identité de la victime demeure une énigme. Quant à Nick et Sara, ils sont chargés du meurtre d'un étudiant, un jeune homme vraisemblablement lié à une confrérie. En effet, plus leurs investigations avancent, plus les deux enquêteurs sont convaincus d'avoir affaire à une intronisation estudiantine qui a mal tourné. Il ne leur reste plus qu'à dénicher des preuves pour étayer leur hypothèse...

Le corps d'un jeune homme vient tout juste d'être découvert, nu, en plein désert. Rien ne permet de penser qu'il s'agit d'un meurtre. Grisson et Brown enquêtent. Sara, de son côté, cherche à savoir comment le corps d'une femme a pu se retrouver dans une benne à ordures. Et Catherine et Nick s'immergent dans l'univers scolaire après l'assassinat d'un doyen émérite...

Les policiers font une macabre découverte. Le squelette d'une femme vient en effet d'être dégagé des fondations d'une maison. C'est à la suite d'un problème sanitaire que les ossements humains ont été découverts. Grissom est chargé de déterminer quelle est l'identité de la victime et, a fortiori, celle de son assassin. Catherine, qui intervient dans une affaire où son ancien mari est mis en cause, rompt les règles de fonctionnement du département. Son attitude risque de lui attirer quelques ennuis de la part de sa hiérarchie. Mais Catherine n'en a cure...

Un étrange message figure sur le répondeur d'un homme retrouvé mort dans sa baignoire. Grissom reconnaît là le signe distinctif d'un tueur en série, ayant visiblement repris du service. Parallèlement, Warrick et Nick mettent en commun leurs hypothèses concernant un accident de la route spectaculaire. La voiture d'un touriste est en effet tombée d'une falaise, et les explications vont bon train. Jusqu'à ce que le conducteur, qui a survécu, donne finalement sa version de l'histoire...

Un avion atterrit à Las Vegas avec, à son bord, un passager mort dans la section de première classe. Les dix voyageurs témoins du décès donnent au capitaine Brass et à la police la même version des faits : Tony Candlewell a eu une crise de démence avant de mourir. Cependant, Grissom et son équipe sont persuadés qu'il s'est passé autre chose dans l'appareil. Ils interrogent les dix personnes qui étaient en cabine avec Tony Candlewell, pendant que leurs dossiers personnels sont passés au crible...

Les enquêtes confiées aux experts sont de plus en plus complexes. Trois cas les occupent à temps plein. Le premier concerne une femme dont le corps a été retrouvé rongé par les punaises dans le désert. Aucun doute possible : il s'agit bien d'un meurtre. Le deuxième semble plus délicat : des oeuvres d'art ont été volées. Les indices ne permettent pas, pour l'instant, de remonter jusqu'aux commanditaires. Enfin, une voiture a été abandonnée près d'un arrêt de bus. Son propriétaire demeure introuvable...

Une femme a disparu dans un supermarché. À l'intérieur du magasin, Grissom découvre, sur la porte des toilettes, un message annonçant que cinq femmes ont été tuées. Les enquêteurs se lancent à la poursuite de ce tueur mystérieux qui laisse des indices derrière lui. Pendant ce temps, Warrick est surpris dans un casino pendant son service. Il est aussitôt obligé de faire équipe avec Sara. Cette nouvelle affectation n'enchante guère la jeune femme, qui le fait savoir à son partenaire. Pendant ce temps, Nick est appréhendé : son amie prostituée est impliquée dans une bagarre avec le service de sécurité d'un hôtel...

Gil Grissom est appelé à enquêter sur une affaire qui, semble-t-il, a déjà été résolue. Un homme, accusé d'avoir assassiné sa femme et son fils lors d'un incendie criminel, clame son innocence. Il souhaite que Grissom réexamine le dossier pour lui. Certains faits sont effectivement très troublants. Pour Grissom, l'enquête semble avoir été hâtivement conclue par son collègue Conrad Ecklie. L'affaire se retrouve donc à nouveau sur le devant de la scène. Pendant ce temps, Catherine Willows et Nick Stokes tentent de réunir des indices sur un jeune homme abattu dans sa voiture. Ils sont contraints de passer le véhicule au peigne fin...

Une bombe vient d'exploser dans un immeuble de Las Vegas. L'un des vigiles, préposé à la surveillance de l'immeuble, a été tué. L'autre était absent, parti dix minutes seulement avant l'explosion. Il est aussitôt considéré comme le premier suspect de l'affaire. Sur place, les experts recueillent des échantillons de poudre. Les analyses révèlent que l'engin était aisé à construire et facile à utiliser. Le criminel n'était pas forcément un spécialiste des explosifs. Une petite pièce de métal, portant deux lettres gravées, a également été retrouvée. Les enquêteurs pensent immédiatement que le psychopathe souhaite être capturé et laisse des indices derrière lui à cet effet...

Un chien déterre un os humain dans le désert. Grissom et son équipe tentent de retrouver le reste du squelette, espérant ainsi identifier la victime...

L'équipe de Grissom intervient sur les lieux d'un crime. Le corps d'une femme a été découvert flottant dans la piscine d'une célèbre danseuse de cabaret. Celle-ci, qui est actuellement en croisière, est aussitôt mise hors de cause. Les enquêteurs soupçonnent un couple de ne pas être étranger à l'affaire. Bientôt, ce n'est plus un meurtre, mais deux qui font l'objet de toute leur attention. Sans beaucoup d'indices, les agents de la police scientifique tentent néanmoins d'éclaircir cet imbroglio criminel. Grâce aux analyses des pièces recueillies sur les scènes de meurtres, une piste se dégage. Il faut encore passer des soupçons aux certitudes...

Sara est très bouleversée par une affaire d'agression et de tentative de meurtre. Une femme a en effet été retrouvée inconsciente, une balle dans la tête. Le rapport du médecin est formel : elle a de surcroît été violée. Encore dans le coma, elle ne peut pas fournir les descriptions qui permettraient d'arrêter son ou ses agresseurs. Très émue par ce drame, Sara prend fait et cause pour la jeune femme. Nick et Grissom se concentrent pour leur part sur la scène du crime, dont ils essaient de tirer tous les indices possibles...

La police a découvert un cadavre dans un magasin de poteries. Les agents pensent qu'il pourrait s'agir d'un cambriolage qui a mal tourné. En analysant la scène de crime, les experts trouvent une série d'empreintes. L'ordinateur révèle qu'elles correspondent à une affaire d'enlèvement remontant à vingt ans. Sara et Warrick sont appelés dans la maison d'une femme, qui a été littéralement carbonisée. Seule la chaise sur laquelle la victime était assise a brûlé. Le reste de la demeure est intacte. Sara pense qu'il s'agit d'un cas de combustion spontanée. Cette théorie, née au XIXe siècle, est pourtant très contestée et fait partie des légendes urbaines...

Une pluie battante tombe sur les rues sombres de la ville. Un homme assiste, impuissant, à un double homicide. Unique témoin de l'affaire, il relate à l'équipe ce qu'il a vu. Un vol de voiture qui aurait mal tourné. Mais l'intervention d'une troisième personne remet en cause l'hypothèse du simple braquage. Un brin confus, le témoin ne fournit pas de véritable explication. L'équipe doit maintenant déterminer si les meurtres sont le fruit du hasard ou le résultat d'une préméditation. Leur tâche est rendue plus complexe par la pluie, qui a effacé certaines traces. Pendant ce temps, Catherine enquête sur la mort de trois femmes âgées...

L'équipe enquête sur l'enlèvement d'un enfant. Rapidement menées, les investigations permettent de récolter des éléments probants : toutes les pistes explorées se recoupent. Personne, toutefois, ne veut croire à l'horrible explication : la mère pourrait bien avoir tué son enfant. Les experts passent alors au crible des interrogatoires la famille concernée, à la recherche d'éléments manquants. Au fil des dépositions, la culpabilité maternelle ne fait plus l'ombre d'un doute. A moins que la principale suspecte ne soit l'objet d'une machination. Pour ne pas risquer de faire condamner une innocente, les agents redoublent d'efforts et multiplient les vérifications...

Les experts de la police scientifique sont envoyés sur les lieux d'un accident de la route. Mais à l'autopsie, ils découvrent que la victime, Brian Clemonds, un jeune homme de 22 ans, était déjà mort au moment de l'impact. Que lui est-il arrivé ? Rapidement, Catherine et Nick, chargés des investigations, apprennent que Brian était sourd. Ils retracent son parcours le jour du drame, et se rendent dans une école pour enfants et adolescents sourds et malentendants. Grissom fait alors une stupéfiante découverte, qui le laisse perplexe...

Grissom, Nick et Warrick sont amenés à intervenir sur une affaire bien étrange. Un joggeur, qui effectuait son parcours habituel dans un parc, a été attaqué par un chien. Le sportif amateur en est mort, mais ses blessures continuent d'inquiéter les inspecteurs. Après examen, il apparaît en effet que la malheureuse victime a été délestée de son foie. Les pistes s'orientent assez rapidement vers un médecin, suspecté de se livrer à un trafic d'organes. Pendant que le dossier avance, Sarah et Catherine héritent d'un cas dramatique. Une petite fille de 6 ans est morte dans un manège d'une foire installée en ville...

Lorsque des morceaux de corps humains sont retrouvés à différents endroits de la ville, les policiers pensent immédiatement qu'ils appartiennent à une seule et même victime, agressée par un criminel particulièrement sadique. Pourtant, les analyses montrent qu'il n'en est rien. Un tronc, notamment, ne correspond pas à la tête qui était censée le surmonter. L'équipe est perplexe et ne sait plus que penser. Les investigations doivent aboutir au plus vite pour éviter qu'un tel drame ne se reproduise. De son côté, Warrick est chargé d'élucider une affaire de meurtre dans un centre de rétention pour mineurs...

Trois jeunes femmes, Eileen Snow, Audrey Hayes et Tracy Berg, ont été victimes d'un tueur en série. Le psychopathe laisse systématiquement la même signature sadique sur les lieux de tous ses crimes. Malgré tous leurs efforts, les autorités n'arrivent pas à mettre la main sur lui. Le FBI propose ses services aux enquêteurs. Le shérif Mobley accepte l'offre, contre l'avis de Grissom. L'agent spécial Culpepper décide d'utiliser un appât, Sara, qui ressemble étrangement aux trois précédentes victimes du tueur. Grissom refuse de mettre la jeune femme en danger. Il est écarté de l'enquête...