Die fieberhafte Suche nach Sara dauert an. Da die mutmaßliche Modell-Mörderin und Entführerin von Sara - Natalie Davis - beharrlich schweigt, bleiben als einzige Anhaltspunkte das Modell und Spuren, die die Ermittler an dem sichergestellten Fahrzeug sichern können. Sara liegt in der Wüste eingeklemmt unter dem roten Mustang in einer lebensbedrohlichen Lage: Mehrere Gewitterfronten treffen ausgerechnet über Las Vegas zusammen, es kommt zu den heftigsten Regenfällen seit Jahren. Sara muss aufpassen, dass sie in dem Sturzbach, der den Hang hinunter schießt, nicht ertrinkt. Doch schließlich kann sie sich das Wasser zunutze machen und schafft es, sich unter dem Fahrzeugwrack zu befreien. Nur wohin? Sara irrt orientierungslos in der Wüste umher, bis sie zusammenbricht. Mit vereinten Kräften gelingt es Brass und dem CSI-Team, den möglichen Aufenthaltsort von Sara einzuschränken. Allerdings ist auch dieses Gebiet riesig. Greg ist mit dem Such-Hubschrauber unterwegs, und es gelingt ihm tatsächlich, das Autowrack zu finden, doch von Sara keine Spur. Wird das Team die bereits bewusstlose Sara noch rechtzeitig finden?
Nick, Greg und Grissom werden zu einer einsamen Stelle auf einer Landstraße gerufen, wo Arbeiter einen abgeschlagenen Kopf gefunden haben. Sie folgen den Blutspuren und finden so schließlich die Leiche. Es handelt sich um den Schüler Vincent Bartley. Er war begeisterter Go-Kart-Fahrer und hatte bei einem Rennen den Lokalmatador Rodney 'Hot Rod' Banks unsterblich blamiert. Als Nick und Greg in der Go-Kart-Bahn Nachforschungen anstellen, flüchtet Rodney panisch. Rodney erzählt auf dem Revier eine haarsträubende Geschichte von dem Rennen, bei dem Vinnie plötzlich ohne Kopf angefahren kam... Der neuste Trend auf dem Strip ist das Dunkel-Restaurant 'Blind' von Pippa Sanchez, in dem die Gäste in völliger Dunkelheit, umsorgt von drei blinden Kellnern, ihr Essen genießen sollen. Doch plötzlich ist einer der Gäste, Hampton Huxley, tot. Da das Restaurant während des Essens hermetisch abgeriegelt ist, kommen nur die Gäste und die Kellner als Täter in Frage. Die Zeugenbefragung gestaltet sich sehr schwierig, denn natürlich hat niemand etwas gesehen. Nun ist die Polizei einzig auf die Ergebnisse der Spurensicherung angewiesen. Grissom und Sara müssen eine offizielle Untersuchung über sich ergehen lassen, da ihre nun publik gewordene Liebesbeziehung gegen die eisernen Regeln des Polizeibetriebes verstößt.
Las Vegas leidet unter einer Hitzewelle. Auf dem Weg zu einem Doppelmord im Rancho Center Motel finden Warrick und Catherine einen offensichtlich verdursteten Obdachlosen, der allerdings auch Spuren von Gewalteinwirkung aufweist. In dem schäbigen Motelzimmer finden Warrick und Catherine ein 'hingerichtetes' Ehepaar. Der Mann wurde offensichtlich kniend von hinten erschossen. Die Frau war ans Bett gefesselt und wurde vor ihrer Erschießung brutal verprügelt. Auf dem Bett finden die Ermittler auch noch Sperma und Vaginalsekrete, die den Untersuchungen zufolge, von der Tochter des ermordeten Ehepaares stammen. Als die Ermittler das Haus der Toten durchsuchen, finden sie die jüngere Tochter der Familie ebenfalls erschossen in ihrem Bett. Während das Haus insgesamt einen sehr ordentlichen Eindruck macht, ist das Zimmer der älteren Tochter Amy in einem Zustand völliger Verwahrlosung. Von dem Mädchen selbst fehlt jede Spur. Schnell gerät der vorbestrafte Alistair Rhodes unter Verdacht. Rhodes war zwar in dem Motel und hatte dort auch mit Amy zu tun - allerdings sollte er auf Wunsch der Eltern ihrer Tochter 'den Teufel austreiben'. Der Zufall sorgt für eine überraschende Entwicklung in dem Fall.
Ein junger Mann, Brian Towne, wird am Rand eines kleinen Sees, an einem Baum erhängt, aufgefunden. Vor seinem Tod hatte man ihm mit einer zerschlagenen Bierflasche schwere Wunden im Brustbereich beigebracht. Als Dr. Robbins feststellt, dass der junge Mann deutlich ausgeprägte Brüste aufweist, tippt das Team, dass das Verbrechen aus Hass gegen Andersdenkende verübt wurde. Larry Ludwig, ein Arbeitskollege von Brian, gerät ins Fadenkreuz der Ermittler, weil er bereits früher durch Körperverletzungen auffällig geworden war, und die Spurensicherung belegt, dass er am Tatort war. Catherine möchte dennoch auch Brians väterlichen Freund, Paul Cyden, verhören. Das Team kommt zu spät: Cyden wurde ermordet. In seinem Haus finden die CSLer eine Kühltruhe voll mit Karpfen, die sowohl männliche als auch weibliche Geschlechtsteile aufweisen. Und darüber hinaus - genau wie bei Brian Towne - eine ganze Reihe Wasserproben und ausführliche Dokumentationen und Auswertungen dieser Proben. Was haben die beiden Hobbyforscher Brisantes herausgefunden, so dass jemand ihren Tod billigend in Kauf nahm? Bei den Bauarbeiten für Sam Browns neues Casino 'Eclipse' finden die Bauarbeiter im Fundamentbereich eine Leiche. Catherine muss den Fall wegen Befangenheit an Sara abgeben, die eine interessante Entdeckung macht.
Die Schauspielerin Weatherly Adams wird vermisst. In der Nacht wurde in dem Studio eingebrochen und in der Garderobe findet man einen Blumenstrauß mit der Widmung 'Herzlichen Glückwunsch zu deinem letzten Film'. Nick und Catherine finden die Gesuchte schließlich in der Requisitenkammer, tot, mit einer Axt im Rücken. Die Eigner des Studios versuchen, den Verdacht auf Oliver Zarco zu lenken, einen ehemaligen Geliebten von Weatherly. Die Ermittler verdächtigen allerdings eher Zack Putrid, den Regisseur des Studios, von dem Hautpartikel unter den Fingernägeln der Ermordeten gefunden wurden. Stanley Vespucci, der Produzent der Filme, trägt wesentlich zur Aufklärung des Falles bei, indem er das Band der Überwachungskamera liefert. Mittlerweile hatte Doc Robbins herausgefunden, dass Weatherly nicht durch die Axt gestorben ist, sondern von einem scharfkantigen Rohr durchbohrt wurde und die Axt somit nur zur Vertuschung der eigentlichen Todesursache angebracht worden war. Bei einer erneuten Begehung der Örtlichkeiten finden Catherine und Ronnie Lake die Mordwaffe und den Tatort. Catherine erhält plötzlich einen Anruf von Dickie, einem Schauspieler. Er bestellt sie erneut ins Studio, damit er ihr die Wahrheit sagen kann. Doch was Catherine dort erwartet, gleicht einem Horrorfilm.
Carmen Davis wird in ihrem Haus vergewaltigt und ermordet. Im Wohnzimmer liegt ein etwa zehnjähriger Junge, der erschlagen wurde. Die Ermittler finden am Tatort einen Handflächenabdruck, der das FBI auf den Plan ruft. Der FBI-Agent Jack Malone will eine sechs Jahre zurückliegende Kindsentführung aufklären, bei der der gleiche Handabdruck eines unbekannten Mannes gefunden wurde. Da Warrick am Tatort auch Hinweise auf eine Pokerrunde gefunden hat, starten die Ermittler mit ihrer Suche dort. Tom Michaels flüchtet vergeblich vor den Polizisten. Allerdings hat er mit den Morden nur insoweit zu tun, als es sich bei dem ermordeten Jungen um seinen Sohn handelt. In Boulder City wird ein älteres Ehepaar ermordet. Am Tatort finden die Ermittler den Hammer, mit dem auch Carmen Davis und Evan Michaels getötet wurden. Da es sich bei den Taten offensichtlich um willkürliche Raubmorde handelt, versucht Grissom, ein verbindendes Element zu finden und stößt dabei auf die nahegelegenen Eisenbahngleise: Bei der Überprüfung von ungelösten Raubmordfällen aus den letzten Jahren findet Catherine ein gutes Dutzend Taten, die nach demselben Muster abliefen und immer in der Nähe von Bahngleisen stattfanden. Grissom und Malone kommen dem Täter immer näher, doch Eile ist geboten, den schon wieder werden zwei Menschen vermisst ...
Auf dem Uni-Campus wird die Leiche von Kira Dellinger gefunden. Als die Verbindung zu einem alten Fall auftaucht, sieht Sara ihre große Chance, den mutmaßlichen Mörder Marlon West hinter Gitter zu bringen. Damals hatte, trotz erdrückender Beweislast, in letzter Minute Marlons 12-jährige Schwester Hannah den Mord gestanden, was dazu führte, dass Marlon freigesprochen wurde. Hannah hatte Sara allerdings zu verstehen gegeben, dass sie nur ihren Bruder decke. Auch im Fall von Kira Dellinger ist die Indizienlage ziemlich eindeutig. Marlons Fingerabdrücke sind überall, und in der Faust der Toten steckt ein Zahnsplitter, der aus Marlons Mund stammt. Plötzlich tauchen erste Widersprüche auf. Bei Sara erhärtet sich der Verdacht, dass Marlon in diesem Fall unschuldig sein könnte. Sie ist sicher, dass Marlons Schwester Hannah den Mord aus Eifersucht verübt hat, um ihren Bruder für immer für sich alleine zu haben. Die Arbeit an dem Fall macht Sara noch etwas anderes klar: Sie schleppt noch Lasten aus der Vergangenheit mit sich herum. Sie schreibt Grissom einen Abschiedsbrief und verlässt die Stadt.
Grissom macht Sarahs Abschied immer noch zu schaffen, obwohl seine Kollegen alles tun, um ihn zu trösten. Hodges hingegen hat einen neuen Zeitvertreib gefunden: Er beschäftigt seine Mitarbeiter mit tödlichen Szenarien, bei denen es Reihum einen Labortechniker erwischt. Bei dem Versuch, die Ausbeute einer Drogenrazzia zu katalogisieren, explodiert zwischen den Kokainpäckchen beispielsweise eine Bombe, deren Opfer Archie Johnson wird. Die Kollegen sollen erarbeiten, wie der Kollege zu Tode gekommen ist und wer aus der Mannschaft der 'Laborratten' der Täter war. Was aber bezweckt Hodges mit seinem bizarren Treiben?
Ein bereits antiquierter Mülllaster liefert sich mit der Polizei eine wilde Verfolgungsjagd. Während der Flucht verliert das Gefährt einen Teil seiner Ladung - eine Leiche. Da der Fahrer auf der Flucht vor der Polizei von einem Auto überfahren wird, tappen die Ermittler zunächst im Dunklen. Die Spuren führen zu Lou Gedda, dem wohl letzten Mafiapaten von Las Vegas, der in seinem Striplokal 'Pigalle Boulevard' nicht nur mit Prostitution sein Geld verdient, sondern auch die Erpressung der Kunden als einträglichen Nebenverdienst für sich entdeckt hat. Warrick, durch die Trennung von seiner Frau und die bevorstehende Scheidung schwer angeschlagen, verbeißt sich regelrecht in den Fall. Schnell drängt sich der Verdacht auf, dass Lou Gedda mächtige Freunde in der Politik und Verwaltung von Las Vegas haben muss, da er unbehelligt seinen illegalen Geschäften nachgehen kann. Unterdessen stellt sich heraus, dass der Tote aus dem Mülllaster - Jason Crewes - der Sohn von Anthony Pezzulo war - Lou Geddas Vorgänger auf dem Mafiathron. Der Fahrer des Mülllasters und mutmaßliche Mörder Brody Biggs war hingegen ein Ex-Polizist, der sowohl für Pezzulo als später auch für Lou Gedda gearbeitet hat und offensichtlich für einen weiteren Mord verantwortlich ist. Als Warrick merkt, dass ihm bei den Ermittlungen gegen Lou Gedda sowohl von der zuständigen Richterin, der Staatsanwaltschaft und Undersheriff McKeen Steine in den Weg gelegt werden, will er - gegen Grissoms ausdrücklichen Befehl - den Fall im Alleingang lösen. Er lernt die Stripperin Candy kennen, und hofft, von ihr die nötigen Informationen über Lou Gedda zu erhalten. Doch im Verlauf des Abends geschieht Unvorhergesehenes. Als Warrick am nächsten Morgen zu seinem Fahrzeug zurückkehrt findet er dort Grissom und ein großes Polizeiaufgebot vor: In Warricks Wagen liegt Candy - mit aufgeschlitzter Kehle ...
Warrick ist der Hauptverdächtige in einem Mordfall, weil er zuletzt mit der Toten gesehen wurde und zugibt, die Nacht mit Candy verbracht zu haben. Grissom und Brass suchen fieberhaft nach Beweisen, die Warrick entlasten könnten, während dieser sich vor einer internen Untersuchungskommission der Polizei verantworten muss. Unterdessen wird in einer kleinen Schlucht wird - zwischen etlichen Hundekadavern - die Leiche einer Frau gefunden. Es handelt sich um Elizabeth Rodriguez, die am Abend zuvor für ihr herausragendes soziales Engagement geehrt wurde. Elizabeth Rodriguez wurde mit einem Medikamenten-Cocktail umgebracht, mit dem man normalerweise Hunde einschläfert, außerdem war ihr Körper mit Bisswunden übersät. Die Suche nach dem Täter konzentriert sich deshalb auf das Kampfhund-Milieu. Elizabeth war begeisterte Anhängerin von Hundekämpfen, dabei geriet sie immer wieder mit Gino Aquino aneinander. Mit dem zweiten Hauptverdächtigen - Steve Card - betrieb sie einen Hundezwinger, in dem verletzte Hunde wieder aufgepäppelt wurden. Doch auf das Ermittlerteam wartet noch eine faustdicke Überraschung. Eine unvorhergesehen Wendung nimmt auch der Mordfall 'Candy': Nachdem die Mordwaffe und einige persönliche Gegenstände vom Opfer bei einem Obdachlosen gefunden werden, gilt dieser als Hauptverdächtiger. Warrick ist allerdings der Ansicht, dass der Mann nicht das Geringste mit der Tat zu tun hat und rastet während der Vernehmung des Verdächtigen aus. Grissom muss Konsequenzen ziehen.
Grissom untersucht den Tod eines Bullenreiters während der Bullenreiter-Weltmeisterschaften in Las Vegas, Catherine, Nick und Greg untersuchen den Tod einer jungen Frau, die auf der Strasse von einem Unbekannten überfahren wurde. Es stellt sich heraus, dass die Tote - Tiffany Rigdon - einerseits für Eric 'Precious Ricky' Hong, einem stadtbekannten Zuhälter, auf den Strich ging und ihre Dienste von dem verstorbenen Bullenreiter Cody in Anspruch genommen worden waren. Ausserdem hatte Tiffany zusammen mit Troy Birkhart, einem weiteren Bullenreiter, eine Heiratslizenz beantragt, war jedoch nie in der Hochzeitskapelle angekommen, da sie auf dem Weg dorthin überfahren wurde. In dem Wagen, mit dem Tiffany Rigdon überfahren wurde und der auf Cody Latshaw zugelassen war, fanden die Ermittler Gerätschaften, die zur Samenentnahme bei Stieren Verwendung finden. Auf dem Beinkleid des toten Cowboys konnte Sperma von 'Windtwister' nachgewiesen werden, dem Superbullen von Nancy Twicker, einer früheren Freundin von Cody Latshaw. Eine Ejakulation von 'Windtwister' hat den Marktwert von 20.000 Dollar.
Staatsanwältin Madeleine Klein will die brutale Latinogang 'La Tijera' unschädlich machen und braucht dazu dringend Beweise gegen den Anführer der Gang, Emilio Alvarado. Doch kaum hat sie einen Augenzeugen für Alvarados Mord an Lil' Gordo gefunden, verbrennt dieser in seinem Wagen, nachdem er zuvor durch eine Kugel im Rücken tödlich verletzt wurde. Doch Alvarado hat ein wasserdichtes Alibi: Er sitzt in strengster Isolationshaft im Knast. Als Grissom und Warrick die Wohnung Alvarados durchsuchen wollen, fliegt diese in die Luft. Nur durch Zufall bleiben die beiden unverletzt. Der Verdacht erhärtet sich, dass Alvarado Insider-Informationen bekommt und trotz strenger Isolation im Gefängnis auch seine Befehle nach außen weitergeben kann. Als Informanten kommen neben dem Richter und den beteiligten Polizisten nur noch die Geschworenen in Frage. Archie und Catherine nehmen sich die Telefonlisten vor und machen eine interessante Entdeckung...
Ein Kind wird tot - sorgfältig in einen Pappkarton gebettet - auf einem Parkplatz aufgefunden. Das CSI-Team verfolgt die einzige vorhandene Spur: den Pappkarton, auf dem noch der Strichcode eines Paketzustellers klebt. Der Karton lässt sich zu Nora O'Toole zurückverfolgen, die darin einen Staubsauger geliefert bekam. Sie und ihr Verlobter, Dean James, beteuern, den Karton einfach weggeworfen zu haben. Nach genauerer Auswertung der am Karton gefundenen Spuren rückt allerdings Dean James immer mehr ins Zentrum der Ermittlungen: Es stellt sich heraus, dass sein richtiger Name Leo Finley ist und er ein verurteilter Sexualstraftäter ist. Hodges macht unterdessen eine interessante Entdeckung: Er stellt fest, dass dem toten Kind die Haare gefärbt wurden. Warrick erstellt daraufhin ein neues Fahndungsfoto, um vielleicht doch noch Hinweise aus der Bevölkerung zu bekommen. Prompt erkennt der im Knast sitzende Donald Balboa seine Tochter im Fernsehen wieder. Balboas Ex-Frau sowie ihr Ehemann werden zur Fahndung ausgeschrieben. Das Pärchen kann gestellt werden. Doch plötzlich ergibt sich ein ganz anderes Bild vom Tod des Mädchens.
Bei einem Schusswechsel wird die Prostituierte J.J. erschossen. Da eine Kugel die Decke durchschlagen hat, lässt Grissom auch das Apartment darüber untersuchen: Das Team findet dort eine weitere Leiche. Es handelt sich um Maria Espinoza, die aber nicht von der Kugel getroffen wurde, die die Decke durchschlug. Es stellt sich heraus, dass die beiden Apartments dem stadtbekannten Drogendealer und Clubbesitzer Kellen "Drops" Tyford gehören. Drops hat allerdings ein wasserdichtes Alibi: Er sitzt gerade eine Haftstrafe ab. Bei den Tatortermittlungen findet die Crew neben der toten Maria Espinoza Urin von deren schwangeren Tochter Dana. Danach überschlagen sich die Ereignisse, denn es gibt ein weiteres Opfer: Valinda Carlyle, eine Freundin von Dana und J.J.. Augenzeugen geben zu Protokoll, dass eine Schwangere zuletzt mit Valinda gesehen wurde - umgehend wird die Grossfahndung nach Dana ausgeschrieben. Drops überredet Brass und Nick, ihn aus dem Gefängnis zu holen, damit er ihnen bei der Suche nach Dana helfen kann. Brass lässt sich auf das gewagte Abenteuer ein - eine Entscheidung, die er noch bereuen wird. Bald wird den Ermittlern klar, dass sie die falsche Person jagen.
Dramatische Szenen spielen sich in Las Vegas ab: Kyle Planck, ein Wilderer, der versucht, aus dem Polizeigewahrsam zu flüchten, geht in Flammen auf, als man versucht, ihn mittels Elektroschocker zu stoppen. Das ganze geschieht vor den Augen der selbsternannten Seherin, Evelyn Polychronopolous, die vor dem Weltuntergang warnt. Der Versuch, Evelyn zu den Vorgängen zu befragen, misslingt: Sie wird von einem Lastwagen erfasst und tödlich verletzt. Bei der Untersuchung der Leiche stellt David Philips weitere Merkwürdigkeiten fest: Evelyns Blut ist grün. Kurz darauf findet die Polizei Wayne Connor. Er wurde mit einem Stück Stahlrohr erschlagen und auch sein Blut weist eine grünliche Verfärbung auf. Spuren am Tatort belegen: Auch sein Mörder hatte grünes Blut. Die Todesserie reisst nicht ab: Dr. Robbins ruft die Tatortermittler zum Ehepaar Martin, das, wie sich später herausstellen wird, vergiftet wurde. Im Garten steht ein sehr futuristisches Schädlingsbekämpfungsgerät. Es wurde von Dave Bohr angefertigt, dem der Mord an Wayne Connor nachgewiesen werden kann. Bohr bricht bei seiner Verhaftung allerdings tödlich zusammen. Da bei diesen Fällen offenbar alles und jedes mit allem und jedem zusammenhängt, fühlt sich Grissom genötigt, seinen Mitarbeitern die sogenannte String-Theorie zu erklären...
In der Show "Annabelle" kriselt es: Die Hauptdarstellerin Annabelle Fundt terrorisiert das gesamte Team, weil sie von der Produktion gezwungen wurde, ihren Alkoholkonsum zu drosseln. Als die Diva tot in ihrem Hotelzimmer aufgefunden wird, gibt es deshalb gleich eine Menge Leute mit passendem Mordmotiv. Unter den Verdächtigen ist auch Natasha Steele, die Annabelle zum Verwechseln ähnlich sieht. Pikanterweise hatte sie kurz vor dem Mord Annabelles Liebhaber Bud Parker geheiratet und sich dabei als Annabelle Fundt ausgegeben. Doch Natasha kann nicht mehr verhört werden, sie ist mit Annabelles Ferrari bei Dreharbeiten tödlich verunglückt...
Ein beliebter, aber leider auch sehr beleibter Football-Coach wird zu Grabe getragen. Die Sargträger stöhnen unter der Last - schliesslich bricht der Sarg auseinander und vor den Augen der verdutzten Trauergemeine fallen zwei Leichen heraus. Warrick erkennt den Toten: Es ist Leonard Harper, ein Privatdetektiv, den er selbst angeheuert hatte, um Lou Gedda auszuspionieren. Kurz darauf wird Lou Gedda ebenfalls ermordet und Warrick mit der Mordwaffe in der Hand in dessen Bar Pigalle aufgegriffen. Die Beweislast ist erdrückend. Undersheriff McKeen schlägt Warrick vor, auf Totschlag zu plädieren, und will mit der Staatsanwaltschaft einen entsprechenden Deal aushandeln. Doch Warrick beteuert, bewusstlos gewesen zu sein und sich an nichts erinnern zu können. Da in diesem Fall aus Befangenheitsgründen die Tagschicht ermittelt, kann sich Grissom nur im Nachhinein über die Untersuchungsergebnisse informieren. Trotzdem stellt er sofort einige Ungereimtheiten fest.