大勢のニューヨーカーが見守る中、ポール・ギズナーはエンパイア・ステートビルの外壁を素手で登り、落ちた。

携帯電話の履歴から、彼はビルの途中で911に電話を掛けたことが判明、また彼の指紋は三十四階の法律事務所の窓で途切れていた。彼は何を見たのか―。そして、CSIはその法律事務所のクローゼットで死体を発見する・・・。

朝のラッシュで混雑するグランド・セントラル駅で男性が突然絶叫し、死亡した。

彼はパーク街にクリニックを持つ美容整形外科医スペンサー・ハワード。苛性ソーダを顔面に浴びて大火傷をし、その一部を飲み込んで気管を焼かれたことが死因だった。彼は医療ミスで3人の患者から訴えられていることが判明したため、CSIはその患者を取り調べる。

CSIは、動物園のトラの檻でばらばらに食いちぎられた死体を調べる。死体を調べるうち、被害者は生きて“朝食”になったわけではないことがわかった。

被害者は精肉会社で働くボビーで、身体の細胞組織の状態から凍っていたことが判明。マフィアとつながりのあるボビーの叔父も犯人を捜していた・・・。

祭りの最中、男が数人に殴られ死んだ。彼の死因は袋叩きにあったせいではなく、心臓に刺さっていた木片だった。服に付いた食べ物を手がかりに足取りを辿った結果、木片はビリヤードのキューであることを突き止める。

FDRを走る車の上に女性が落下し死亡する。死んだ女性はキア・ロウといい、ダンススタジオに通っていた。ライバルのダンサーに疑いがかかるが、殺しには結びつかない。

高級マンションのエレベーター内で男が散弾銃で射殺された。現場に残された足跡とさまざまな遺留品から、被害者と深い関係にあった女子高生の存在が浮上。彼女と被害者はナボコフというバーに入り浸っており、ダニーとリンジーはそこでの聞き込みを始める。

NYからマイアミに護送中だった連続殺人犯のダリアスが脱走する。ホレイショは、NYのCSIメンバー・マックと共に追うが、ダリアスは再びNYへ逃走する。

CSIメンバーもNYへ追走を続けるが、リディア・ジョンソン事件の犯人はダリアスではない、という情報が入り・・・。

自宅マンションでポーカーをやっていた男性ジョエルが顔面をショットガンで撃たれて死亡する。第一容疑者はケリーという男。彼がイカサマ師と分かり、皆で袋叩きにして追い出した直後の犯行だったからである。

プレミア人形の修理を行う「人形病院」のドクター・マッカリーが手の平を切られ、ショック死した。もう片方の手に固く握り締められていた人形に内臓されているボイスレコーダーには、持ち主の少女の内緒話が録音されていた。

マックとステラは、ローラー・ダービーのゲーム中に死んだ『マンハッタン・ミンクス』チームの『シー・ヘイト・ミー』ことローズの死因を調べる。ゲーム中に乱闘になり下敷きになって死んだため、ライバル・チームやチームメイトが疑われるが、死因は薬物によるものと判明。その混入経路を探る。

隠遁生活を送る大富豪ハドソンが、自宅の寝室で首を切られて死んでいた。パニック･ルームのボタンを押したダニーは密室に閉じ込められてしまったが、検視官ピノと連絡を取りながら検視を行い捜査を進める。

ファッション・ショーの最中に、ランウェイを歩いていたモデルが突然倒れて死亡する。後頭部に鈍器損傷が見られたが、死因は心室細動によるものと判明し、肺から高密度の『エクスタシー』が検出される。

ダニーは帰宅途中の地下鉄で、線路上の死体に遭遇し、マックとリンジーと捜査に当たる。被害者はチェルシー大学の学生のランディ・ウィリアムズで、顔を殴られて木片が刺さっており、掌にはサメの歯が貫通していた。

自宅で写真の展覧会を開いていたカルロという男が、ミラベラという美女と屋上テラスで何者かに弓矢で襲われ、ミラベラは即死、カルロは重傷を負う。会場に居合わせたマックとステラ、ホークスが調査を開始する。

墓地で検事補カイル・ヴァンスの死体が見つかり、マックとステラが調査に当たる。カイルは胸を撃たれていたが銃弾は見つからず、やがて奇妙なゲームに参加していたことが判明する。

アパート屋上の給水タンクでドアウーマンの女性が死亡していた。タンクの水は真っ赤に染まり、手首が切られていたが、死因は出血多量ではなく溺死だった。現場のアパートでは過去十年間に六人もの変死者が出ており、『呪われたアパート』と評判の場所だった。

博物館内で死体が発見される。屍に群がる種類の虫に食われて顔すら判別できなかったが、ほどなく学芸員の女性セシ・アスターと判明。館内でマックは、事件を目撃したと思われる一人の少年を発見するが、少年はショックからか多くを語らない。

看板取り付け用のリフトの上でインターンが撃たれているのが見つかる。同じ頃、移植用の肝臓を積んだままハイジャックされた救急ヘリコプターが発見され、リフトで死んでいたのは、搬送人としてヘリに同乗していたライアン・エリオットだと見なされる。だが、遺体の指紋から被害者は別人であることが判明する。

スーパーマンの扮装をした男の死体が路地で発見される。死体のそばで財布が見つかるが、それはスーパーマンに助けられた男のものだった。スーパーマンはATMで強盗に襲われた男を助けた直後に殺されたのだ。

マックの元に男からの電話。彼は過去の殺害を自供し、自殺。その告白どおり現場から白骨死体が見つかる。そこにはダニーが吸ったタバコの吸殻も埋まっていた。マックに過去を全て語るダニー。ダニーの話を信じて捜査を進めると真実が見えてきた。

一方ステラとフラックはホテルで銀行家が殺害された事件を担当。事件解決後、ステラはフランキーからプレゼントを受け取る。その意味に気づいた時、彼女は驚くべきものを目にする…。

イースト・リバーから人魚の衣装に包み、首を絞められた若い女性の遺体が引き揚げられ、ダニー、リンジー、フラックが捜査に当たる。被害者がモンタナ出身で夢を追ってニューヨークへやってきた女性だったため、リンジーはなぜ彼女が殺されたか、理由を知りたいと願う。

マック、ステラ、ホークスは、自宅アパート前で眼に銃弾を受けて亡くなった男性の事件を担当。男性はエルとローラという二人の女性と三人で夫婦として暮らしていた。容疑はその二人の女性にかかる。さて、真犯人は…？

車の中から男女の見分けもつかないほど黒焦げの焼死体が見つかる。死体は臓器の形状から女性であることが判明、ホークスは身元を割り出すべく復顔に挑む。そこに現れたのはなんとエイデンの顔だった。マックたち一同は被害者がエイデンだと知って愕然とする。

ダニーとフラックは、セントラルパークで胸を刺されて死んだ海兵隊の事件を調べる。護身術を身に着けた海兵隊員が抵抗の跡もなく殺されていたのが不可解だったが、元海兵隊のマックは、犯人は二人だと推測する。

グリニッチ通りにある証券会社のビルで警備員の死体が見つかる。マックとフラックはビル内で爆弾を発見、道具を取りに車に戻っていたリンジーに、通りの人々を避難させるよう命じる。二人もビル内に知らせて回るが、スミスという社員と避難しようとした矢先に爆発が起き、三人は吹っ飛ぶ。マックとスミスは軽症だったが、フラックは重傷で病院に運ばれる。

今回の事件は、国土安全保障省（DHS)のエレン・フィールディングが指揮を執ることになった。そんな中、犯人は二回目の爆破の予告電話をマックにかけてくる…。