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.
Des vraies jumelles, qui ont été séparées à la naissance, sont retrouvées mortes la même nuit à deux heures d'intervalle. L'une a été tuée par balle, l'autre a été découverte sans vie dans une maison. Tout semble indiquer que la seconde s'est suicidée, car son corps est pendu au plafond, une laisse de chien autour du cou. Cependant, la mort violente de sa soeur la même nuit est une coïncidence troublante, qui amène les enquêteurs à s'orienter vers une piste criminelle. Gil Grissom et son équipe fouillent dans le passé des deux victimes pour tenter de comprendre le déroulement des événements et mettre la main sur le ou les criminels...
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