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...

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 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 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...

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...

Dans un lycée, un adolescent est tué par balles dans les toilettes. Grissom, Catherine et Warrick se rendent sur les lieux. Ils interrogent les élèves que le jeune homme assassiné avait l'habitude de martyriser. Pendant ce temps, Nick et Sara doivent identifier un corp en décomposition retrouvé dans un sac.

La police a surpris un homme qui tentait d'ensevelir plusieurs corps. L'équipe est appelée pour passer une scène de crime au peigne fin. Grissom, Nick et Sara, se chargent de l'enquête. De leur côté, Catherine et Warrick se rendent dans un hôtel où une femme a été retrouvée morte dans un spa. Visiblement, la victime était une habituée de l'établissement mais les circonstances de son décès demeurent inexpliquées.

Le corps de Bob Fairmont, un homme d'affaires brillant à qui tout semblait réussir, est retrouvé dans l'ascenseur d'un hôtel-casino. Les policiers tirent rapidement les premières conclusions d'une enquête rondement menée. Ils sont persuadés que le crime a été mis en scène pour effacer des preuves et couvrir le ou les meurtriers. L'analyse des médecins légistes vient confirmer leurs craintes : Bob Fairmont a été empoisonné et tous ses organes ont été prélevés. Les enquêteurs décident de demander quelques explications à la veuve de Fairmont, qui fait office de suspecte idéale. Mais rapidement, l'enquête s'enlise...

Un homme prend pour cible des personnes nées un 17 août et maquille ses meurtres en suicide. Grissom, né également à cette date, est une prochaine victime potentielle. Il est persuadé que le meurtrier se cache sous l'identité de Paul Milander, un juge respecté, et tente de le prouver.

Le cadavre d'un photographe de Las Vegas a été découvert à proximité d'une morgue utilisée par des scientifiques. Les premiers éléments de l'enquête établissent que l'homme a été abattu à l'aide d'une arme à feu. Mais aucune balle n'est retrouvée dans le corps de la victime. Parallèlement, Grissom doit répondre aux interrogations de sa hiérarchie.

L'ancien chef de la police de Las Vegas est retrouvé mort, sauvagement massacré. Sa femme Mina et sa fille Sasha ont mystérieusement disparu et restent introuvables. Gil Grissom et son équipe hésitent entre un règlement de comptes lié à l'activité professionnelle du défunt et une vengeance ayant trait à sa vie privée. Le passé du policier est aussitôt fouillé, mais sans succès. Alors que les experts piétinent, l'enquête prend un nouvel élan lorsque la présence de Sasha est signalée à Miami. Dépêchés sur place, Warrick et Catherine découvrent que leurs confrères, menés par Horatio Caine, sont eux aussi sur cette affaire...

Le corps de Kim, une femme d'origine asiatique, est découvert dans une chambre d'hôtel. Tom Haviland, un comédien, avoue avoir passé la nuit avec elle et une autre jeune femme prénommée Tania. En examinant ses mains, Grissom décèle des traces de sang.

Une personne de petite taille s'est pendue dans la chambre d'un hôtel. Sur place se tenait une convention traitant des problèmes rencontrés par les nains. Les policiers, qui pensent que la victime était déprimée, concluent assez rapidement à un suicide. Grissom n'est pas de cet avis et cherche des indices qui pourraient étayer la thèse du meurtre. Quelques éléments lui semblent troublants, mais ils ne sont pas suffisamment probants pour alerter un juge. Catherine, attaquée sur les lieux du crime, donne à Grissom l'argument qu'il attendait. Pendant ce temps, un homme est assassiné après un casse qui a mal tourné. Les cadavres s'accumulent. Grissom espère résoudre toutes ces affaires...

L'équipe visionne un film pornographique dans lequel une femme semble être assassinée d'un coup de couteau. La scène semble trop réelle pour être une fiction. Grissom enquête sur le cadavre retrouvé dans un coffre à outils. Il a été dévoré par des fourmis rouges. Les enquêteurs parviennent à l'identifier. Il s'agit d'un jeune trisomique disparu 17 mois auparavant. Il était garçon d'écurie.

Le contremaître d'une entreprise spécialisée dans l'emballage de viande découvre un bras humain dans un broyeur. L'examen des doigts permet l'identification de la victime, un chef cuisinier des environs. Grissom et Willows découvrent dans le restaurant de la victime, plusieurs blouses maculées de sang. Parallèlement, Sara enquête sur le suicide d'une jeune femme. Elle se serait tailladé les veines.

Grissom et Stokes enquêtent sur le meurtre de deux hommes qui louaient leurs services pour des liaisons sadomasochistes. Au cours de leurs investigations, ils rencontrent lady Heather, qui dirige un réseau de services très particuliers. Au même moment, Catherine reçoit un appel de sa fille.

Audrey Berman est tuée de trois balles, à son domicile, en pleine nuit. Les enquêteurs retrouvent un pistolet dans la voiture de son mari, Lee Berman, un magnat des casinos. Ils découvrent également que ce dernier entretenait une liaison extraconjugale via un site pornographique. En apprenant la nouvelle, l'agent de la division des cybercrimes, Avery Ryan, se rend à Las Vegas pour l'interroger.