CSI: Crime Scene Investigation følger en gruppe etterforskere som blant annet skal undersøke åsted, snakke med vitner, eller avhøre mistenkte, i forbindelse med mistenkelige dødsfall eller annen kriminalitet. De er ansatt av Las Vegas Police Department. Gruppen ledes opprinnelig av Gil Grissom (spilt av William Petersen) en rettsmedisinsk entomolog, som blir forfremmet til sjef for CSI. Grissoms nestkommanderende, Catherine Willows (spilt av Marg Helgenberger) en alenemor. Catherine var født og oppvokst i Las Vegas, og arbeidet som stripper før hun ble rekruttert til politiet.