一对在赌场玩吃角子老虎机的情侣意外地中了百万大奖，两人兴奋地住进了总统套房。进入套房之后，男人随即让女人滚蛋，他不打算让女人与之分享赢来的钱。第二天，男子坠楼身亡。葛里森根据死者戴着眼镜分析出，死者不是自杀。霍丽重伤不治而死，沃瑞克内疚无比。犯罪实验室的头头布拉斯调去当凶杀组，葛里森接替了他。葛里森让凯瑟林去调查霍丽的案子，自己和尼克调查百万富翁坠楼案，沃瑞克被迫放假反省。葛里森的朋友莎拉也是一名犯罪现场调查员，莎拉赶来赌城协助工作，她加入了霍丽案的调查。葛里森和尼克做了若干假人进行试验，最终确认了百万富翁是从楼顶被人推下摔死的。凯瑟林和莎拉通过子弹弹道分析，确认了霍丽是被自己的配枪所杀。而赋闲在家的沃瑞克却被输钱的法官追着要求还债。葛里森通过赌场的监控录像发现了另外嫌疑犯，这名嫌疑犯脚上沾满了楼顶的特殊灰尘，从而暴露了自己。不过经过调查，那男人上楼只是想自杀。凯瑟林通过霍丽案现场遗留的传呼机找到了嫌疑犯，凯瑟林假意要求约会骗得了嫌疑犯的信任。布拉斯带领一队警员在路边旅馆抓获了杀害霍丽的嫌疑犯。法官要求沃瑞克替他偷盗罪案证据，作为投注失败的补偿。葛里森调查了坠楼死者的手表，通过上面残存的纤维将推人下楼的真凶-女友抓获。沃瑞克经过激烈的思想斗争，终于站出来检举了黑心的法官。

　　一个爬到地下室修煤气管的男人，偶然间发觉自己家的水泥墙里镶嵌了一只人手。葛里森和尼克用凿子敲开水泥和砖块，在墙体里发现了一具干尸。凯瑟林的前夫卷进了一桩强奸案，凯瑟林因此必须避开这个案子。砖墙里的干尸是一具女性尸骨，尸体被一种弯曲的工具刺过12刀。调查死者身份是第一道难题。一个交通违规者死在了自己的车上，负责交通追击警察说死者是自杀，但是找不到穿过尸体的子弹，因此该警察成了嫌疑人。葛里森从其他城市找来了头骨专家米勒小姐，米勒根据砖墙干尸的头骨复原了死者生前的面孔。 交通死亡案陷入了僵局，相关警察的手枪里少了一颗子弹，警察却说不清楚子弹的去向。米勒复原的头像经过公众电视台发了出去，死者的母亲找到了警察。原来死者是个冲浪、潜水运动员，死者的男友成了嫌疑犯。凯瑟林因为和前夫的关系，陷入了矛盾之中，她不明白是该积极参与案件还是躲开。实验室的检验员格瑞格分析了干尸上残存的砂子，发觉那些都是人造沙砾。莎拉和沃瑞克终于在交通案死者车后的备用轮胎上，找到了致命的子弹，经过分析涉及案件的警察洗清了冤屈。凯瑟林调查出控告前夫的舞女，在案件发生之前服用过避孕药物，从而推翻了强奸的结论。葛里森继续跟进干尸案，在女死者前男友的家中发现了海族鱼缸，里面有相同的人造沙砾。这个男人的妻子出于嫉妒，杀死了被害人。

　　一个下雨的黑夜，下班回家的黑人妇女在停车场遭遇歹徒劫持。之后不久，她被人发现抛弃在公路旁边奄奄一息。由于一些日班组成员的辞职，一些案子转移到夜班组，葛里森和他的队员因此变得非常忙碌。沃瑞克接手了一个辗转多年的老案子，嫌疑犯马考尔被控枪杀他的邻居，但是马考尔拒绝认罪，而证据也显示这桩枪杀案有很多解释不通的地方，死者的妻子的证词并没有起到关键作用。凯瑟林因为前夫抵押她名下的房产而感到烦恼，和沃瑞克争吵起来。尼克调查黑人妇女被侵犯案件有了进展，现场遗留的子弹壳帮他联系到了以前的一个案子。 沃瑞克和凯瑟林再次来到马考尔案件的现场，听从了受害人妻子的证词，可是根据证据枪击案还是有一些解释不通的地方。提审马考尔进展不大，马考尔说自己遭到攻击才举枪自卫的。法医罗宾森检查了死者，提醒沃瑞克要更换思考角度。葛里森看莎拉太过投入案子，就提醒她要善于在工作之余放松自己，不要过多把对受害人的同情带进调查工作里去。葛里森利用受害妇女的衣服，让警犬根据气味找到了一个年轻的黑人少年。该少年的裤子上沾了一些血迹。沃瑞克做了多组枪击试验来推算马考尔案的枪击距离，凯瑟林做了一个假人进行模拟试验，终于明白了为什么一颗子弹会打出多个弹孔。尼克检查了现场遗失的布料，发现那些布料来自黑人少年的裤子。不过因为黑人未成年，因此只会被当成少年犯。

　　两位开车兜风的年轻女孩开车压过了一个人的尸体，葛里森到现场勘查之后却发觉被压的人早已经死亡，两位女孩压的只是一具尸体。从尸体上淤伤来看，这人是被一具重型车给压死的。法医鉴定，死者是个聋哑人，线索逐渐缩小。尼克和凯瑟林到咖啡馆调查很惨的枪杀案，死者多达五人，现场看起来是一个持械歹徒把咖啡馆里所有的人都杀死了。探员们初步认定是黑帮仇杀，歹徒目标是杀掉正在咖啡馆的黑帮头子佛林，其他受害人都是无辜的受害者。讯问了咖啡馆老板布拉德，不过布拉德却提供不了什么有用的线索。 　 沃瑞克和莎拉到聋哑学校来调查，但是学校女校长认为两人不尊重聋哑人，因此拒绝合作，双方闹得不欢而散。略懂一些聋哑语的葛里森再次来到聋哑学校，博得了校长的好感，葛里森也取得了一些有用的线索。沃瑞克从受害人衣服上找到了虱子，而死者非常爱整洁，说明死者生前和头上有虱子的家伙发生过纠纷。因为咖啡店有一死去的女招待怀孕，咖啡店老板布拉德被找来问话，通过重现犯罪现场和比对子弹射击路线，凯瑟林证明了布拉德才是真凶，他因为怀孕事件想除去女店员，黑帮份子只是附带的牺牲者。葛里森则通过虱子、轮胎印记和血液样本查到压死聋哑小孩的凶杀。原来因为聋哑小孩听不见旁人的说话，被凶手误解为高傲自大从而引发纠纷，激发了凶杀的行凶之心。

　　一个警察巡逻的时候正好发现一个人挖坑埋一具尸体，经进一步审问得知还有一位被害者，通过对埋尸现场的第二次侦查掘出第二具尸体，两者子弹型号都与嫌犯注册枪支相同， 同时警察找到两位被害者遗弃在加油站的车辆，但犯罪现场已经被害怕老板责怪的加油站员工清洗干净，嫌犯的信用卡曾在该加油站消费过。CSI在嫌犯的车上发现了两位被害者血迹，在被害者袜子上均发现他车上的地毯纤维，在一位被害者身上发现做披萨用面粉，颈部发现黄色纤维，G推测凶手用被害人自己的黄色领带勒死死者，询问表明嫌犯只是送披萨的，没有和面粉接触的机会，扩大调查发现嫌犯的哥哥刚假释出狱，在弟弟的帮助下找到一份在披萨店做披萨的工作。CSI搜查了哥哥的住处，找到了一条染血的裤子和被扔在垃圾桶的手枪，但裤子被干洗过无法验出DNA、弹道试验中子弹卡壳且枪管可能被改造过，结果与射杀死者的子弹弹痕不同，哥哥又向检察官出示黄色领带，并说是弟弟杀人后叫他隐藏的，从而解释了为什么上面有他表皮细胞。CSI找不出证据证明哥哥是真正凶手，弟弟面临终身监禁，最终弟弟在拘留室割脉自杀。

一个女人死在温泉酒店的更衣室，值班经理为维护酒店名声把原本死在桑拿房里的死者搬到更衣室并为她穿上衣服，破坏了现场，尸检发现死者是因为过敏和中暑死亡，警察调查发现死者的女友因为一个男孩和死者发生争吵，死者房间的便笺条记录了死者与男孩的约会，对女孩的询问表明，为破坏死者的约会，女友欺骗她喝下能引起她过敏的海鲜汤，没想到死者在桑拿室高温环境下，中暑和过敏导致了死亡。

　　一具女尸埋在公园的沙池里，尸检发现死者被长期虐待且身体上留下乳胶痕迹，从隆胸棒的编号追查到死者的姓名、工作地点——SM俱乐部在俱乐部垃圾桶里发现了同样的乳胶，上面还印有疑似手表的痕迹，此外还从女孩工作的房间里找到乳胶、面罩、吸管（SM工具）。通过吸管上的DNA分析及手表复原图找到疑犯，疑犯妻子是个诉讼律师，在家庭中扮演主导角色，疑犯常年受压抑，所以疑犯到H夫人那里，付钱给死者带上妻子的手表，套上面罩，插上吸管，全身涂抹乳胶，把她当做妻子鞭打辱骂，失手导致窒息而死。

一个男人和他妹妹在晚上存款的时候被枪击受伤，钱被抢，子弹与该男子自己的枪支属同一型号，且该男子裤袋里有一捆被抢走的钞票，CSI推测是为骗取保险金而监守自盗。现场目击证人看到一辆丰田车，现场轮胎印鉴定证明这一点，现场遗留下被刀子划破洗劫一空的钱袋，实验室从划破的刀口上鉴定出一种玻璃纤维，进一步调查发现妹妹的丈夫正是在一家玻璃纤维厂工作，他供认是他拿了大舅子的枪，伙同其他朋友抢劫了自己妻子。结合哥哥裤袋里的钞票，真相大白：两人合伙欺骗妹妹、妻子，侵吞存款，骗取保险金。

　　赌场的运钱车遭到3名劫匪的武装抢劫，监视器显示一名劫匪被同伙的点45口径手枪打死。保安看到一辆可疑车辆事发后快速逃跑。临近赌场也发生过类似劫案。尸体子弹上遗留有马铃薯痕迹，弹痕与商店职员身上找到的相符。——两案并案。

同一天一个小镇的商店职员被枪杀，钱被抢走，摄像头是塑料的用来唬人。死者已经死亡8小时，而该商店是24小时营业的，警察2小时前报案。现场发现一个被击碎的马铃薯，怀疑是凶手用来当消声器的；提取到一个女士鞋鞋印；提取到的指纹表明第一季EP17中逃走的那个失踪的女孩泰米和她养父的朋友达林在那里出现过；而且声称自己没有碰过任何东西的报案巡警的指纹也在现场，C一开始认为他污染了现场。警察找到赌场劫案劫匪的被弃车子，在后备箱里发现那个女孩泰米，已经死亡，在旁边发现摩托车印。在车子和第一个死亡劫匪身上都发现了硅石粉末，CSI赶到小镇附近废弃的硅石厂，发现了摩托车和死亡的第三个劫匪，被点45口径枪杀。CSI发现在临近赌场的类似劫案里，监视器拍下了4个劫匪，于是对案发录像进行寻找再次分析，发现赌场经理在劫匪开枪之前就蹲了下去，而且他三周前就在那家临近赌场工作，经理供认他给劫匪提供了便利，所以他提前寻找掩护，他去硅石厂那里找过达林那自己那一份，但达林已经死了，钱不见了。CSI对前一个赌场劫案的录像分析，找到第四个劫匪，是小镇商店的那个店员。对达林头部子弹的鉴定找到枪支型号，锁定嫌犯，是那个报案的巡警。原来他8小时前就发现了达林和泰米，泰米给了他钱封口并告诉他还有更大的收获，他推迟了报案时间，杀死达林独吞25万。最后闪光的硅石晶体带领CSI找到钞票。

　　苜蓿田旁边的灌溉工地接连发现两具女尸，对其中一具女尸的指纹鉴定找到居住地点，发现两位死者是姐妹俩。姐姐颈部有抓痕，全身多处玻璃割伤，妹妹颈骨断裂。死者住处是第一犯罪现场，一面玻璃门破裂、地面血迹上有鞋印，冲水马桶盖掀起显示有男人来过，冰箱里有多人份外卖食品显示邀请过客人，姐姐喜欢网络购物与外界几乎无交往。警察调查发现妹妹男友曾与妹妹发生冲突。实验室鉴定发现：现场血迹上的脚印是妹妹和她男友的，姐姐颈部抓痕是妹妹造成的，姐姐通过电话购物认识了一个囚犯，三天前假释出狱，马桶上的指纹是他的。妹妹男友承认到过死者家，但到达时罪案已经发生。假释犯承认到死这家赴宴，见到妹妹与姐姐冲突，但他离开了。警察弃尸现场不远处找到妹妹的车子，检查发现散热器坏了，从散热器中提取的液体分析发现含有氮磷钾，这启发了G，G回到弃尸现场，发现当地正在安装灌溉系统，工人把肥料加入水中进行灌溉，在水龙头上提取到了假释犯的指纹。原来姐姐和妹妹冲突时，撞击玻璃墙意外死亡，妹妹试图报警抓假释犯，假释犯为自保杀死妹妹，在用妹妹车子弃尸途中冷凝液体漏光，所以临时停车弃尸灌溉管道，从水龙头中取水加入散热器后驾车逃跑。

猎鹿季节，一个人被枪杀在森林里，CSI在现场没有找到枪支子弹，调查显示夫妻不久前均事业，妻子为丈夫购买了高额生命保险，CSI二次现场搜查发现：死者冒着高额罚款及入狱风险，没有购买仅仅24美元的狩猎许可证，有着丰富狩猎经验的死者在鹿群不会出现的中午前去猎鹿，且死者在腹部中枪后的十多分钟里没有移动、没有求救，于是推断是自杀。自杀枪支在离现场不远处湖中找到，保险申请书笔迹鉴定显示丈夫假冒妻子签名购买了保险，而后自杀以让妻子得到保险金。

凯瑟琳和尼克沉浸在危险的街头赛车世界中，因为一名非法运动的热门车手被发现死在沙漠中废弃的简易机场。回到镇上，格里森和他的团队调查了一位著名扑克玩家的突然死亡，他在与另外三人的高风险游戏中遭受了剧烈抽搐。起初，这看起来像是自然原因，但格里森怀疑犯规。

一位中量级拳击冠军在受到他的宿敌的残酷殴打后死在了擂台上，但格里森找到了指向谋杀的证据。在外面，在附近的一个停车场，凯瑟琳在犯罪现场工作，一名洛杉矶帮派成员被枪杀，显然是被一个敌对帮派枪杀的。此外，尼克还调查了一起珠宝店抢劫案。

一名印度出租车司机被一位有吸引力的乘客分散了注意力，感觉他的出租车在郊区十字路口撞到了什么东西。当他出去检查时，他发现一个十几岁的男孩被钉在左后轮胎下面，显然是在撞击时死亡的。出租车司机跳回出租车寻求帮助，但一群愤怒的围观者 - 都是白人 - 将他拖出并殴打他犯罪。当格里森到达现场时，他发现这名少年已经被掏空并有刺伤，但没有显示出被出租车击中的迹象。

格里森、沃里克和尼克调查了一个显然被谋杀并被推下六层楼的人的案件。格里森的参与因新的听力问题而缩短。凯瑟琳在他的常规酒吧外调查谋杀男子。

沃里克调查了他老邻居中一名年轻女孩被谋杀的驱动力。女孩的父亲也是沃里克的朋友和导师。沃里克努力控制自己的情绪，以至于格里森把他从案件中拉了出来。尼克处理了一名计算机公司员工的谋杀案。唯一的支持是大楼里的其他三名员工。

凯瑟琳在调查一系列不断升级的汤姆事件时指出了这一点。机组人员正在争先恐后地阻止袭击者，以免他的罪行变成更严重的袭击。与此同时，萨拉重新打开了她朋友，地区检察官的休眠案件。DA正面临手术，以取出她在三年前杀死丈夫的袭击中得到的子弹。

在收视率最高的系列第三季结局中，CSI 的事情变得个人化，该结局探讨了调查人员的工作和他们的个人生活的交集。三名蒙面匪徒在一次大胆的白天抢劫中从拉斯维加斯一家银行偷了一个保险箱，在此期间洛克伍德被杀。洛克伍德的死为格里森和他的船员提供了寻找凶手的额外动力。但当证据指向赌场老板山姆·布劳恩（Sam Braun）时，凯瑟琳的案件真的很重要，他就像她的父亲一样。此外，格里森的听力越来越差，他向罗宾斯博士寻求帮助。

治安官面临政治压力，要求找出谁用警长目睹的汽车炸弹杀死了一名空军元帅。格里森、凯瑟琳和尼克被迫取得成果。沃里克和莎拉试图找到杀害一位歌手妻子的凶手，这位歌手的妻子在脱衣舞上成为头条新闻。

一名少年被发现在建筑工地被谋杀。格里森、莎拉和沃里克跟随锤子上的血迹。尼克在凯瑟琳的协助下，试图找出一个女人是如何在附近没有人有枪的情况下在草坪上被枪杀的。

杂货店的抢劫导致枪战，造成五人死亡。现场的警察认为格里森对他怀恨在心。整个团队必须在现场处理大量证据。

格里森在对一名餐馆老板的谋杀案审判中面临新的证据。这一发展需要重新审理此案，埃克利开始对格里森及其团队进行调查。调查结果导致CSI团队和系列发生了巨大变化。

格里森、索菲亚、萨拉和格雷格调查一名与朋友晚上外出回家的女子失踪案，她的废弃汽车在高速公路边缘被发现。凯瑟琳、沃里克和尼克调查猎人和他的猎物科迪亚克熊的死亡。

在 Grissom 和 Catherine 的领导下，两个法医小组及时重聚，处理了三项独立的调查：一对被谋杀的夫妇在可疑的拖车爆炸中被发现在床上;一个美丽的脱衣舞娘被发现死去并被扔在镇上最糟糕的地方;两具尸体在暴露在拉斯维加斯烈日下的汽车后备箱中放置五天后被发现被烘烤和腐烂，迫使 CSI “包裹”证据并将其带回实验室进行进一步分析。

一名 28 岁的单身母亲被发现死亡。最初，人们认为这是一起自杀，但凯瑟琳确定她是被谋杀的。此外，Ecklie 传唤 Grissom 反驳一名昆虫学家在谋杀案审判中的证词。

该团队必须调查一名警察的死亡，该警察在枪战中死亡，在犯罪现场留下了数百发子弹。当事实证明索菲亚·柯蒂斯 （Sofia Curtis） 和吉姆·布拉斯 （Jim Brass） 在枪战期间与受害者在一起时，案件变得复杂起来。当事实证明这名警官死于友军射击时，团队必须找出是谁开了致命的一枪。与此同时，索菲亚想知道她是否开了致命的一枪。她决定隐瞒警官踏入她的火线的事实，担心这会毁了她的职业生涯。

CSI 筛选了与毒贩枪战的压倒性证据，以确定谁应对事件中丧生的警察的死亡负责。

CSI 团队调查了一名患有先天性多毛症的男子被谋杀案，该男子导致他长出过多的体毛。该案的要素表明与狼人的信仰有关。该案导致受害者的姐姐患有同样的疾病。由于她的病情，她一直在躲避世界，但事实证明，她隐瞒了对破案至关重要的事实。

CSI 调查了一名越野摩托车赛车手被刺伤的事件，该赛车手正准备与一名与他同住的年轻女子离开小镇。此外，尼克更接近找到他被绑架的真相。

CSI 必须调查派对女孩何时在交通事故中受伤和死亡。

CSI 团队被带入说唱音乐世界，调查三名敌对青少年说唱歌手的谋杀案。

在本季大结局中，CSI 在自己的一个人的床边等待他在执行任务时被枪杀。One CSI 面临艰难的选择，即拥有受伤朋友和同事的授权书。与此同时，该团队还调查了一名男子被发现被火车斩首时的奇怪生活方式。

在开普勒的要求下，凯瑟琳使用了不同的方法来抓住凶手，并在此过程中欺骗了 CSI 团队的其他成员。团队很快发现凯瑟琳的调查有些不对劲。

CSI 实验室成员登上舞台中央，讨论微型杀手的案件。

霍奇斯在实验室里上演了假想的谋杀案，以便让他的实验室技术人员同事有机会玩 CSI，但对他们来说，他的行为背后还有其他动机。与此同时，在萨拉告别后，每个人都试图安慰格里森。

当沃里克被指控谋杀了一位著名的拉斯维加斯黑帮时，凯瑟琳安慰了他，甚至他也不确定自己有罪或无辜。

Warrick 在拉斯维加斯的小巷中被枪杀后，CSI 团队齐心协力处理善后事宜。

CSI 挖掘真相，了解最近在枪支商店发生的枪战可能与一名可能自杀的年轻女子有关。

一位来自拉斯维加斯美好时光的传奇喜剧演员将与他的搭档在舞台上重聚一晚，直到发现这对著名二人组的一半死亡。