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.

Au sein de la police de Philadelphie, le Lieutenant John Stillman, mais aussi les inspecteurs Lilly Rush, Scotty Valens, Nick Vera, Will Jeffries et Kat Miller font partie d'une brigade spéciale, enquêtant sur des affaires passées et qui ont été classées à l'époque malgré le fait qu'elles soient non résolues. Cette équipe va alors interroger les témoins, dont les vies ont bien changées depuis le meurtre, tenter de trouver de nouveaux indices et faire appel aux nouvelles technologies qui pourront lui apporter quelques réponses.

Suzanne « Pepper » Anderson est sergent de police au département des mœurs à Los Angeles où elle travaille sous diverses identités afin d'infiltrer les réseaux mafieux. Elle sait faire face, tant bien que mal, à ses problèmes personnels (divorce, sœur autiste...) et mène sa carrière avec beaucoup d'énergie et d'efficacité, ce qui lui vaut d'être très appréciée de ses collègue

Cette série met en scène le quotidien de deux policiers de Los Angeles, Peter Malloy et Jim Reed dans leur voiture de patrouille.