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 couple est retrouvé mort dans une chambre d'hôtel. Tandis que l'aînée de leurs deux filles a disparu, la cadette a été abattue, chez eux, dans son lit. L'enquête amène l'équipe à s'intéresser à un délinquant sexuel, condamné pour pédophilie et reconverti en pasteur depuis sa sortie de prison.
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