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 rouvrent une enquête close depuis dix ans. Abby Fisher, une jeune femme, prétend, en effet, que son père, accusé dix ans plus tôt d'avoir tué plusieurs membres de sa famille avant de se suicider, était innocent. Sara, qui s'était occupée de l'affaire à l'époque, recueille les confidences d'Abby.