“CSI”全称“犯罪现场调查小组”，是一群刑侦专业人士，通过犯罪现场的指纹、毛发、血迹、弹壳、脚印、纤维、碎屑、尸体特征等客观实物，用最先进、高科技的手段进行材料分析，在“一切用证据说话”的基础上合理推理，最终锁定凶手。本片故事发生在纸醉金迷的赌城拉斯维加斯，因此涉及许多赌场风云和内华达州的广袤沙漠。CSI小组成员包括：赌场大佬女儿出身的凯瑟琳·韦罗斯（Marg Helgenberger 饰）、曾经沉迷赌博的黑人华瑞克·布朗（Gary Dourdan 饰）、性格憨厚的尼克·斯托克斯（George Edes 饰）、摇滚青年范儿的DNA鉴识人员葛瑞格·桑德斯（Eric Szmanda 饰）等，在经验老道的吉尔·葛瑞森（William Petersen 饰）带领下，挥拳向赌城所有黑暗。

妻子的死让警探艾德里安（托尼·夏尔赫布 Tony Shalhoub 饰）的生活跌落到了谷底，不久之后，常常陷入悲痛之中的艾德里安患上了强迫症。强迫症令艾德里安在警局里无处容身，很快，他便丢掉了工作，成为了无业游民。为了生存，艾德里安必须赚钱，就这样，一家私人侦探所成立了。艾德里安雇佣了护士莎罗纳（Bitty Schram 饰）为他打理日常生活，自己则靠着出色的逻辑推理能力和过目不忘的神奇本领解决了一件又一件离奇案件。之后，艾德里安结识了名为娜塔莉（特蕾勒·霍华德 Traylor Howard 饰）的单身母亲，两人之间十分投缘。随着时间的推移，丧妻之痛由浓转淡，但妻子被害一案的前因后果却依然深藏在迷雾之中，艾德里安能够依靠自己的力量破解此案揭开心结吗？

犯罪心理研究小组隶属FBI，他们跨州行动，主要针对连环杀人案，从嫌疑人的犯罪心理和行为模式入手建立人物侧写，圈定罪犯的性别、年龄、职业特征、居住环境乃至成长经历，从而预测罪犯下一步行为，直至缉拿罪犯。他们的成员包括：高智商、强记忆力的少年天才斯拜瑟尔·瑞德博士——负责数据和资料分析；外冷内热的硬汉阿伦·哈奇——沟通能力极强，波多黎各小伙德里克·摩根——强制性犯罪行为专家；打扮招摇的小胖妹佩妮洛普·格西娅——数据库专家，美女媒体联络员JJ等，在老探员戴维·罗西带领下，飞往全美各地，展开一场场缉凶行动。