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.
L'équipe des experts connaît des difficultés internes. Warrick peine de plus en plus à trouver le sommeil. Il est obligé de prendre des médicaments pour dormir. Mais par quoi est-il hanté ? De son côté, Sara sombre dans une période de doute. Elle est de moins en moins satisfaite de son travail au sein de la police scientifique de Las Vegas. Elle hésite pour autant à remettre en cause sa brillante carrière. C'est alors qu'une affaire, qui la hante depuis ses débuts, connaît un singulier rebondissement. Il s'agit du meurtre de Kira Dellinger. Sara suspecte une dénommée Hannah West mais ne dispose pas des preuves suffisantes pour la faire arrêter. Un véritable duel psychologique commence alors entre les deux femmes...
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