L'équipe de Grissom investit un hôtel de luxe de Las Vegas. Une femme de ménage a, en effet, découvert le cadavre d'une jeune femme, la gorge tranchée. Sara parvient à identifier la victime et apprend qu'elle était mariée. Or, l'époux a disparu sans laisser de trace. Quelques heures plus tard, il est retrouvé mort dans sa voiture ; l'homme a été égorgé. Très vite, Grissom oriente l'enquête vers un couple de tueurs en série qui s'attaquent aux jeunes couples en mal de sensations érotiques...
S04E02 - Eau morte
Grâce aux résultats des tests ADN, qui corroborent ses hypothèses, Grissom obtient le mandat de perquisition tant attendu. Sur place, lui et Brass font une découverte stupéfiante. L'enquête prend alors une nouvelle direction. Pendant ce temps, Catherine et Sara se rendent dans une maison inondée où le corps en décomposition d'un jeune homme gît dans une baignoire...
S04E03 - Péril en la demeure
Grissom et Warrick enquêtent sur la mort de Madeline Foster, dont le corps momifié a été retrouvé enfermé dans le placard de sa maison. Pendant ce temps, Nick et Sara s'occupent d'une adolescente, victime d'un viol...
S04E04 - Canicule
Las Vegas connaît une nouvelle vague de chaleur caniculaire. Grissom et Catherine sont atterrés de découvrir un bébé enfermé dans une voiture. Pendant ce temps, Warrick enquête sur la mort d'un homme, qui a apparemment succombé à un infarctus chez lui. Quant à Sarah et Nick, ils cherchent à identifier l'assassin d'une jeune femme dont le corps vient d'être retrouvé flottant sur un lac...
S04E05 - Pas si bêtes
Catherine et Grissom sont appelés sur le bord d'une route de Las Vegas où gît le corps d'un homme déguisé en raton laveur. Tuée d'un coup de fusil, la victime a ensuite été percutée par une voiture. Pour leur part, Sara et Nick enquêtent sur la mort d'un individu retrouvé congelé dans le réfrigérateur d'un entrepôt...
S04E06 - Chasseurs de tête
A Jackpot, le docteur Robbins a reçu par la poste un paquet très spécial : une tête humaine en état de décomposition avancée. Alerté, Grissom se rend dans la petite ville du Nevada afin d'y retrouver le reste du corps. Mais, il se heurte vite à l'hostilité à peine masquée des autorités locales qui ne supportent visiblement pas l'intrusion de la police scientifique dans leurs affaires. Pendant ce temps, Catherine reçoit un cadeau inattendu de son père...
S04E07 - Fautes de preuves
La nouvelle enquête de Warrick se présente mal. L'enquêteur soupçonne fortement Michael Fife d'avoir tué et violé une jeune femme du nom de Rachel Lyford. L'arme du crime et une serviette couverte de sang ont, en effet, été découverts dans le véhicule du suspect. Mais, lors de l'audience préliminaire devant le juge, l'avocat de la défense accuse Warrick de ne pas avoir effectuer la fouille de la voiture dans les règles...
S04E08 - Le Révélateur
Julie Walters, une danseuse de Las Vegas, rêvait de devenir mannequin. Sa disparition met en émoi la cité du jeu. Chargés de l'enquête, Sara et Nick se heurtent au mutisme du principal suspect, Howard Delhomme, un photographe. Celui-ci n'accepte de parler qu'à une seule et unique personne : Catherine...
S04E09 - Dommage collatéral
Une voiture piégée explose devant l'hôtel Orpheus de Las Vegas, faisant deux morts et un blessé grave. Arrivés sur place quelques minutes après le drame, Catherine et Grissom essuient les tirs d'un mystérieux inconnu. A quelques mètres de là, dans un autre établissement luxueux de la ville, la femme de Myles Rueben, le roi de la soul music, est découverte morte dans sa baignoire. Chargés d'élucider cette affaire, Sara et Warrick apprennent que la défunte a succombé à une crise cardiaque...
S04E10 - Trop jeune pour mourir
Un adolescent est retrouvé, battu à mort, sur un chantier. L'assassinat a été d'une violence rare et Grissom est persuadé qu'il s'agit à la fois d'un crime passionnel et d'un geste rageur. Les blessures sur le crâne relevées sur la victime semblent avoir été faites à l'aide d'un marteau. Les détectives s'intéressent alors aux ouvriers qui travaillent sur le site...
S04E11 - Onze hommes en colère
Un juré, qui devait se prononcer dans le cadre d'une affaire de meurtre, est retrouvé mort dans l'une des salles de délibération. Grissom et son équipe enquêtent sur les onze autres jurés qui siégeaient aux audiences du tribunal avec la victime. Tous sont de susceptibles suspects. Le jury a, en effet, été quasiment "séquestré" durant presque trois semaines, les nerfs des uns et des autres étant mis à dure épreuve...
S04E12 - La Perfection du meurtre
Une femme est retrouvée morte chez elle. Sa ressemblance avec Sara trouble Grissom et le pousse à s'investir personnellement dans cette affaire. Beaucoup de choses lui reviennent en tête, notamment certaines décisions qu'il a prises dans le passé...
S04E13 - La Marque du vampire
Sara, Gil et Nick sont appelés sur les lieux d'un nouveau meurtre. Le corps d'un inconnu visiblement électrocuté gît dans une piscine. A quelques mètres de là se tenait un vernissage sur l'art asiatique. Mais au moment de retirer le cadavre de l'eau, les scientifiques ont une sacrée surprise... Warrick et Catherine, de leur côté, enquêtent sur un crime étrange : une adolescente, découverte morte dans une maison abandonnée, a été vidée de son sang. La morsure sur son cou serait-elle l'oeuvre d'un vampire ?
S04E14 - Une Pluie de balles
Un hold-up vient de se produire dans une épicerie. Cinq personnes ont trouvé la mort dans la fusillade, y compris Clay, un officier de police, partenaire de David Fromansky. La victime ignorait totalement, en entrant dans l'établissement, qu'un cambriolage était en train d'avoir lieu. Fromansky affirme s'être précipité à son secours après avoir entendu des coups de feu. Mais sa version des faits, qui comporte des zones d'ombre, éveille les soupçons de ses collègues...
S04E15 - Chaud business
Dans un lotissement de luxe de Las Vegas, un homme et une femme sont abattus d'une balle dans la nuque devant leur maison. Le couple, qui avait fait fortune dans l'industrie pornographique, était propriétaire de nombreuses boîtes de nuit dans la capitale du jeu. Toute l'équipe de Grissom est réquisitionnée sur les lieux à la recherche d'indices... Parallèlement, Gil est préoccupé par l'évaluation de ses subordonnés...
S04E16 - Triste clown
Catherine et Sara enquêtent sur la mort d'une personne qui leur semble, tout d'abord, être un travesti. Mais une fois l'autopsie réalisée, les détectives découvrent qu'il s'agissait, en fait, d'un clown. Grissom, Nick et Warrick cherchent à en savoir plus sur le cadavre d'un homme, retrouvé dans un lieu fréquenté par des sans-abri. Ils découvrent bientôt que la victime travaillait un centre de réhabilitation pour drogués...
S04E17 - La Détenue
Le corps déchiqueté d'une femme est retrouvé sous un bus. Celui-ci transportait des détenues. Tout porte, d'abord, à croire que l'une des prisonnières a peut-être essayé de s'échapper mais les détectives découvrent bientôt que la victime était morte avant de monter dans le véhicule. Grissom enquête sur un homme qui a été poignardé...
S04E18 - A L'état brut
Un violent assassinat se produit sur le parking couvert d'un casino. En enquêtant, les détectives font de terrifiantes découvertes. Cette affaire implique notamment une femme et un enfant disparus, ainsi qu'un autre corps retrouvé par les enquêteurs...
S04E19 - Le Dernier mot
Depuis quelques semaines, un pyromane sévit dans un quartier résidentiel de La Vegas. Warrick, Catherine et Nick sont appelés sur les lieux du dernier incendie. Contrairement aux précédents sinistres, celui-ci a provoqué la mort d'une adolescente. Sa grand-mère, sa mère et son petit frère sont indemnes. Pendant ce temps, Grissom et Sara mènent l'enquête dans les toilettes publiques d'un casino. Un inconnu y a été découvert mort, le visage marqué par une vilaine blessure...
S04E20 - A Bout de course
Catherine, Grissom et Nick enquêtent sur la mort d'un coureur durant une compétition. Par ailleurs, Sara et Warrick mènent des investigations au sujet du décès d'un couple dans une chambre d'hôtel...
S04E21 - Panique sur le grand huit
Un manège ascensionnel provoque un véritable drame lorsqu'il ne suit pas sa trajectoire. Six personnes trouvent la mort durant ce tragique tour de grand huit. Les détectives mènent aussitôt l'enquête afin de savoir s'il s'agit d'un accident ou d'un acte malveillant. Par ailleurs, Catherine et Warrick tentent de retrouver l'assassin d'une jeune adolescente...
S04E22 - Jeu dangereux
Grissom enquête sur la mort d'un jeune homme, Teddy Keller, qui avait été notamment surpris en train de tricher dans un casino. Le directeur de l'établissement reconnaît l'avoir interrogé sur ses connaissances du système après avoir déjoué ses plans mais affirme que le joueur est reparti libre de son établissement et peut même le prouver grâce aux caméras de surveillance...
S04E23 - Meurtre à double code
Une employée de casino est battue et violée sur le chemin qui la mène de son travail à son domicile. Mais la jeune femme réussit à s'échapper et à fournir aux enquêteurs un descriptif très précis de son agresseur...