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.
Après une séance de shopping, Lexi, jolie adolescente, retrouve son copain. Elle laisse sa petite sœur Cara, qui était avec elle, en compagnie de Peter Corday, un ami du jeune homme. Quelques heures plus tard, ce dernier est retrouvé mort dans des toilettes. Les enquêteurs découvrent une photo de Cara dans son téléphone.