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.
Les experts enquêtent sur la mort tragique de Lisa et Tom Layman, froidement abattus à leur domicile, en pleine nuit. Seule la fillette du couple a réussi à échapper aux griffes du tueur en se cachant dans sa chambre. Alors que les premiers soupçons se portent sur le jardinier de la famille, l'enquête réserve quelques surprises, et mène notamment l'équipe sur les traces d'une vieille connaissance.