Catherine e Nick indagano sul mondo delle corse clandestine nelle strade di Las Vegas, dopo che uno dei piloti viene trovato morto e abbandonato nel deserto. Intanto Grissom e gli altri componenti del team sono alle prese con la morte di un giocatore di poker.

Grissom e i suoi colleghi indagano su un crimine che coinvolge un celebre attore: una donna è stata trovata morta nella sua suite di hotel, mentre un'altra è scomparsa. Le indagini si conducono non solo sotto i riflettori, ma anche sotto l'esame di Gerard, il mentore di Grissom.

Grissom e Catherine seguono il caso di omicidio di due coniugi benestanti, i cui cadaveri sono stati ritrovati fuori dalla loro casa, che era in vendita. Nel frattempo, Sara investiga sulla morte di una cheerleader che è stata ritrovata senza i suoi organi.

Grissom sospetta che si tratti di un omicidio quando un nano viene trovato ucciso, appeso al soffitto in un hotel dove si stava svolgendo una convention di persone piccole. Intanto in città Catherine indaga sulla morte di un uomo che sembra avvenuta durante una rapina in casa.

Grissom, Warrick e Sara investigano sulla misteriosa scomparsa di una donna che stava partecipando ad un numero di magia e il principale sospettato è il mago. Intanto Catherine e Nick seguono il caso di una rock star che sembra essere morta per overdose.

Torna di attualità un caso che Catherine aveva seguito quindici anni fa: al tempo aveva aiutato a condannare un uomo al braccio della morte per aver violentato e ucciso una ragazza. La condanna a morte sta per essere eseguita, quando all'uomo viene concessa la prova del DNA.

Un campione di box muore sul ring dopo essere stato battuto dal suo grande rivale, ma Grissom rinviene alcuni indizi che sembrano indicare che si sia trattato di omicidio. Nel frattempo, Catherine indaga sull'uccisione di un membro di una gang.

Catherine viene chiamata da un produttore di film porno per visionare una scena di un video snuff in cui una donna viene brutalmente uccisa. Intanto Grissom indaga sul cadavere di un ragazzo morto da oltre un anno e ricoperto di formiche.

Un autista di taxi investe un ragazzo e viene poi picchiato a morte da un malavitoso per motivi razziali. Quando Grissom e il team CSI arrivano sulla scena si accorgono che il ragazzo è stato in realtà pugnalato e non c'è segno dell'investimento.

Un uomo muore cadendo da un palazzo di sei piani. Delle indagini si occupano Grissom, Warrick e Nick. Il primo però deve presto lasciare per l'aggravarsi dei suoi problemi di udito. Intanto Catherine si occupa dell'uccisione di un uomo avvenuta fuori dal bar che frequentava solitamente.

Grissom e Catherine sono impegnati nelle indagini del caso di uno chef che viene trovato morto nel tritacarne di un mattatoio. Nel frattempo Warrick e Sara svolgono le analisi nell'appartamento di una giovane donna con problemi e che sembra essersi suicidata.

Un gruppo di ornitologi trova nel bosco un corvo con in bocca un occhio umano. Le indagini di Grissom e dei suoi conducono a un uomo divorziato con due figli, senza però raccogliere grandi prove. Sembra però che l'autopsia eseguita possa aver tralasciato qualche elemento.

Warrick investiga sull'omicidio di una ragazza avvenuto nel suo vecchio quartiere, anche perché il padre è un suo caro amico. Il coinvolgimento tuttavia lo porta a lasciare che i suoi sentimenti intralcino le indagini, motivo per cui Grissom lo rimuove dal caso.

Catherine è al comando delle indagini di una serie di casi di uno stupratore che si intrufola in casa delle sue vittime. Tutti gli uomini del team sono al lavoro per evitare che i suoi attacchi diventino più pericolosi.

Warrick e Grissom conducono le indagini su un uomo che viene trovato morto ad uno schiuma-party. Nel frattempo, Nick lavora al caso di un uomo ucciso all'interno del suo appartamento. Entrambi gli uomini sembrano essere collegati ad una donna che si fa chiamare Lady Heather.

Un uomo, che stava guidando con un paletto di legno conficcato nella testa, muore arrivato davanti ad un casinò. Grissom e Nick cercano quindi di trovare il killer "vampiro" responsabile dell'omicidio, mentre Catherine è alla ricerca dell'omicida del figlio di cinque anni di una star dell'NBA.

Una donna anziana finisce per schiantarsi con la sua automobile contro un ristorante affollato; all'interno del locale c'è anche il fidanzato paramedico di Sara. Intanto Nick e Grissom indagano sulla morte di una donna nella sua casa.

Catherine, Nick e Sara investigano sul ritrovamento di un cadavere di un uomo, che sembra essere morto da mesi, in mezzo alle montagne. Quando le analisi rivelano l'identità dell'uomo, le indagini si rivolgono al mondo delle guerre tra robot.

Mentre Grissom e Catherine sono alle prese con il caso di omicidio di un uomo appassionato di cinema, il resto del team si trova di fronte a un'impasse quando si trovano di fronte al caso di un adolescente morto a causa di un colpo di pistola.

Grissom e Catherine svolgono le indagini sulla morte di un comico avvenuta sul palco, dopo che questi aveva bevuto da una bottiglia d'acqua probabilmente avvelenata. Il caso si arricchisce di risvolti quando anche un ragazzo di 15 anni muore dopo aver bevuto lo stesso tipo di acqua.

Grissom, Catherine e Nick investigano sulla morte di un'addestratrice di cavalli avvenuta sul suo jet privato. Intanto Sara e Warrick sono di fronte a uno scenario che ricorda Romeo e Giulietta nel bel mezzo del deserto.

Una ragazza viene trovata morta in un liceo e Warrick, Sara e Nick sembrano poter collegare l'omicidio con lo stupro della ragazza avvenuto anni prima. Le indagini però si complicano quando nel laboratorio delle analisi si verifica un'esplosione.