一个著名的致力于调查毒品的议员被枪杀在自己的车里，调查人员在犯罪现场留下的可乐的吸管上找到了大毒枭塞门的指纹，但当警察去逮捕塞门的时候，他却已经逃之夭夭了，警察深知塞门一旦逃跑便很难再抓到他了，于是根据新来的调查人员开普勒的建议实施了一种“逆向鉴证法”，也就是再伪造一个犯罪现场，伪造一个凶手并公之于众，使真正的凶手放松警惕，从而伺机逮捕他。为了使这个计划成功，在上级的指示下，这个计划只限于凯瑟琳、开普勒和布瑞斯知道。同时，一具女尸被发现死在自己的家里，死者是塞门的前律师，死亡的现场发现了和议员的死亡现场相同的沙发海绵，于是尼克将两个案子联系起来，并将自己的看法告诉了凯瑟琳，为了实施逆向鉴证法，凯瑟琳只好否认尼克的看法，并命令尼克不要再插手这件案子。逆向鉴证法依计划实施，但尼克却发现了伪造的犯罪现场的种种疑点，并将他的怀疑告诉了华瑞克、莎拉和葛瑞格，其他三人也有相同的怀疑，于是四人背着凯瑟琳展开了秘密的调查，并在女死者的家里找到了塞门的指纹，证实了塞门是杀害女律师的凶手。同时，逆向鉴证法实施成功，塞门看到新闻里面报告真凶已经抓到，又出来花天酒地，结果立刻被警察逮捕。

一个假释犯罗斯被烧死，尸检的时候验尸官发现他全身的肌肉和骨络组织全部不翼而飞，但心、肾等重要器官却没有被拿走，同时尸体的指纹调查结果显示，死者根本不是罗斯，并且在被烧的前一周已经死亡了，于是警察找到依然在生的罗斯，罗斯承认自己出狱后想重新开始生活，于是将死人的尸体挖出并焚烧，伪造出自己被烧死的假象，再办好假的身份证以新的身份开始生活，但他并不承认自己拿走了死者的肌肉和骨络组织，同时，鉴证人员得知虽然器官移植是受到严格监管的，但肌肉和骨络组织确是不受限制的，是一笔赚钱的好买卖，于是调查人员将目标投向了肌肉骨络组织的买卖机构，同时查到了将肌肉骨络组织供应到买卖机构的殡仪馆的组织复原专家，在组织复原家处搜到的文件显示出他将死者的死因篡改，并取下他们的肌肉骨络组织然后出售给买卖机构，买卖机构再将这些带病的组织移植给其他人，导致很多病人死亡；一个富有的房地产大亨的妻子在自己家里被人用酒瓶打死，调查人员查到死者经常到牛郎店里面去找一个叫杰西的年轻男子寻欢，杰西的另一个客户是一个脱衣舞娘，因为争风吃醋，曾在死者死前对其大打出手，但她有不在场的证明，于是鉴证人员把目标投向杰西，并在死者的家里找到杰西的血迹，面对证据和DNA结果，杰西坦承了自己的罪行，原来杰西根本就是死者的儿子，死者在１７岁时生下杰西，却将其抛弃，一直遭受良心折磨，后来她雇佣私家侦探查到杰西是自己的儿子就想方设法和他接近，到最后她向杰西说明真相时，杰西一时接收不了真相，激愤之下将自己的母亲杀死。

一个名叫丹尼斯的警察和一个妓女在酒店的房间里被枪杀，妓女的左手被人砍去，房间里还发现另一个金发女人的痕迹，丹尼斯的同伴弗兰克找到CSI的调查人员开普勒，向他坦承自己是凶手，并且为了隐藏妓女指甲里留下的自己的DNA，将妓女的手砍了下来，还布置了有另一个金发女人在犯罪现场的假象，同时弗兰克要求开普勒帮自己隐藏物证，否则就将开普勒置于不利的境地，原来弗兰克是开普勒前任女友艾米的父亲，开普勒深爱着艾米，所以当艾米不幸遭到强奸的时候，他一时激愤就将强奸犯杀死了，弗兰克则为他保守了这个秘密，所以开普勒一直没有受到法律的制裁，后来艾米自杀身亡，在她临死之前才告诉开普勒，强奸她的不是开普勒杀的那个人，而是艾米自己的父亲，于是开普勒远走他乡，来到拉斯维加斯，结果还是摆脱不了弗兰克。在弗兰克的威胁下，开普勒只有帮他隐藏物证，但其它的调查人员根据酒店的闭路电视录像找到了另外的证人，于是弗兰克又向将新的证人杀死，这时开普勒终于醒悟，及时出现解救了无辜的证人，同时自己也被弗兰克射出的子弹命中心脏而死亡。