De serie draait om een forensisch team in de stad Las Vegas. De taak van dit team is om verschillende misdrijven op te lossen. Dit kan een moord, verkrachting of een opzettelijke (woning)brand zijn. Het team stond de eerste acht seizoenen onder leiding van Gill Grissom, en sinds halverwege seizoen negen Catherine Willows (gespeeld door Marg Helgenberger). De huidige teamleider is DB Russel, een rol gespeeld door Ted Danson. Het team heeft een forensisch laboratorium tot zijn beschikking. Met behulp van bewijsmateriaal bestaande uit onder andere DNA, vingerafdrukken en het eventuele lijk moet het proberen uit te zoeken wie de dader is.

In de eerste spin-off van CSI: Crime Scene Investigation zijn we in Miami, de stad waar zien en gezien worden een belangrijke rol speelt. Hier werkt het forensisch team van Horatio Caine nauwgezet samen om misdaden te onderzoeken. Gewapend met de modernste technieken en een flinke dosis intuïtie gaan de forensische detectives op zoek naar alle aanwijzingen die kunnen leiden tot het ontmaskeren van daders. Tevens bewijzen zij vaak de in vergetelheid geraakte slachtoffers een aanzienlijke dienst. Geen moord blijft onopgelost onder de brandende zon.