Due coppie si incontra in un bar e, a fine serata, una delle due viene assassinata. Quando la stessa cosa succede ad un'altra coppia, il team comincia a sospettare si tratti di un serial killer. La fuga di notizie e un giudice riluttante non aiutano le indagini.

Quando i principali sospettati di un caso che sta seguendo Grissom vengono uccisi, egli comincia a sospettare che il responsabile sia qualcuno della polizia. Intanto Catherine e Sara cercano di scoprire che cosa è successo a un tifoso di football trovato molto nella vasca da bagno.

Grissom e Warrick si vedono assegnati il caso di un'anziana donna che viene trovata mummificata nell'armadio di casa sua. Al contempo, Sara e Nick investigano su un'irruzione in una abitazione per poi trovare una giovane che è stata violentata.

Durante l'ultima ondata di caldo che ha colpito Las Vegas, Catherine e Grissom indagano sul caso di un bambino che è stato lasciato chiuso all'interno di una macchina. Nel frattempo Nick indaga su un uomo trovato morto in casa per quello che apparentemente sembra un colpo di calore.

Il team fa conoscenza con il lato "pellicciato" di Las Vegas, quando si trova ad investigare su un uomo trovato morto sul ciglio della strada che indossa una pelliccia. Altrove viene poi trovato un uomo, morto a causa di un colpo di pistola, congelato in una cella frigorifera.

Una testa di un cadavere proveniente da Jackpot, nel Nevada, viene consegnata al Dottor Robbins. Grissom decide quindi di recarsi in prima persona nella cittadina per scoprire che fine ha fatto il resto del corpo, trovando poca collaborazione negli abitanti del posto.

La presenza di Warrick durante l'udienza per un caso di violenza sessuale si rivela inaspettatamente inutile quando le prove portate vengono escluse per una questione tecnica. A questo punto, Grissom e il suo team hanno 24 ore per trovare nuove prove.

Una modella viene trovata morta nel deserto e un fotografo che ha lavorato con lei potrebbe avere informazioni utili, però vuole parlare solo con Catherine. Sara e Nick non vedono la cosa di buon occhio.

Lo sceriffo viene messo sotto pressione dopo che un Maresciallo dell'aeronautica viene ucciso da una bomba che scoppia nella sua macchina. Di conseguenza, anche Grissom, Catherine e Nick sono messi sotto pressione affinché le loro indagini producano risultati.

Una adolescente viene trovata uccisa in un cantiere edilizio. Grissom, Sara e Warrick seguono le tracce di sangue che conducono a un camion. Intanto Nick, aiutato da Catherine, cerca di capire come una donna possa essere stata colpita da arma da fuoco visto che nessuno ha sentito partire lo sparo.

Un componente di una giuria, allergico a tutto, viene trovato morto. Gli altri undici giurati, che votavano per la condanna dell'imputato e che odiavano il dodicesimo componente, sono i naturali sospettati.

Una donna viene trovata morta nella sua abitazione; la somiglianza della vittima a Sara porta Grissom a prendere a cuore il caso ed è anche l'occasione per riesaminare alcune scelte che ha compiuto nel corso della sua vita.

Grissom, Sara e Nick investigano sull'uccisione di un uomo e poi sul furto di un'importante reperto di arte cinese avvenuto in un casinò. Intanto Warrick e Catherine sono alle prese con un omicida-vampiro.

Una rapina in un piccolo negozio finisce male e provoca cinque vittime. Il poliziotto sulla scena del delitto è convinto che Grissom lo veda di cattivo occhio. Tutto il team ha molto lavoro da fare per analizzare le numerose prove presenti.

L'intero team è impegnato nel caso di un uomo e di sua moglie, una porno star, entrambi uccisi come se fosse stata un'esecuzione. L'indagine passa sul piano personale quando Grissom parla a Catherine della sua valutazione.

Catherine e Sara si trovano di fronte a quello che all'apparenza sembra essere l'omicidio di un travestito. Nel frattempo, Grissom, Nick e Warrick hanno a che fare con la morte di un uomo avvenuta in una zona dove si trovano per lo più senzatetto.

Il corpo mutilato di una donna viene ritrovato all'interno di un autobus che trasporta alcune donne detenute. Catherine è a capo delle indagini; inizialmente crede che la vittima stesse tentando di scappare, ma le prove raccolte dimostrano sempre più che si è trattato di omicidio.

Un omicidio violento avvenuto nel parcheggio di un casinò e la successiva morte avvenuta nella stanza degli interrogatori della polizia, porta il team CSI a fare una scoperta inaspettata dopo l'altra. Il caso coinvolge la sparizione di una donna, di un bambino e un cadavere.

Warrick, Catherine e Nick cercano di determinare le cause di un incendio sviluppatosi in un'abitazione che ha ucciso un'adolescente. Grissom e Sara intanto indagano sulla morte di un uomo al cui interno sono stati trovate alcune lettere.

Grissom, Catherine e Nick conducono le indagini sulla morte di un podista durante una gara. Intanto Sara e Warrick investigano sulla morte di una coppia in una stanza di hotel che sembra essere un omicidio-suicidio. Entrambe i crimini sono avvenuti durante la competizione.

Un vagone delle montagne russe esce dal percorso prestabilito provocando sei morti. La squadra di Grissom deve riuscire a capire se si sia trattato o meno di un incidente. L'identità di una delle vittime, inoltre, porta le indagini in una direzione inaspettata.

Due ragazzi muoiono dopo essere stati nel casinò di Sam Braun ed aver barato. Grissom prende in carica il caso ma si rifiuta di far partecipare alle indagini Catherine, visto il suo rapporto con Braun, lasciando nelle mani del resto del team le analisi.