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.
Un quadragénaire a été retrouvé mort dans une source d'eau chaude sulfureuse. L'autopsie permet d'établir qu'il s'est noyée, mais pas à l'endroit où la police a repêché son corps, où l'eau est très chargée en polluants hautement cancérigènes. Le défunt, un éleveur de la région qui habitait dans un ranch, était également très malade et rongé par des tumeurs. Peu de temps après, un ingénieur d'une compagnie de gaz, chargé de vérifier la sécurité des sites de prospection de gaz de schiste dans les ranchs, est retrouvé mort dans un quartier fréquenté par des prostituées à Las Vegas. Ces deux décès sont-ils liés ?...
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