À Las Vegas, un groupe d'experts scientifiques de la police recueille des indices sur les scènes de crime pour résoudre des enquêtes complexes. Un temps conduite par Gil Grissom, un entomologiste qui garde toujours son sang-froid, l'équipe enchaîne les affaires délicates : meurtres sanglants, viols, disparitions, leur taux d'efficacité est impressionnant. D.B. Russell, qui prend la suite des opérations après le départ de Gil Grissom et l'intérim de Raymond Langston, tente de maintenir la réputation d'excellence du service.
Deux jeunes filles viennent d'être découvertes par la police en état de choc. Elles ont en effet assisté au massacre de toute leur famille. Dans leur maison, située dans une banlieue calme, les inspecteurs découvrent les preuves du drame. Aux alentours, ils recueillent de nombreux indices. Grissom, mis sur l'affaire, commence à comprendre quel pourrait être le mobile de ce crime atroce. Il écarte les explications trop simplistes ou évidentes et, avec son équipe, il essaie de comprendre ce qui s'est réellement passé cette nuit-là. Catherine s'implique beaucoup dans l'enquête. Il n'en faut pas plus à son ex-mari pour qu'il prévienne les services sociaux, arguant du fait qu'elle néglige leur fille au profit de son travail...
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