La 9ème saison débute avec la découverte du corps de Warrick Brown dans sa voiture après avoir entendu des coups de feu. L'équipe toute entière porte le deuil de leur ami tandis qu'ils ignorent qui est le tueur... Alors que l'enquête avance, une ancienne amie revient quand elle entend la nouvelle.

Nick et Catherine s'occupent du cas d'une femme qui était sur le point de se marier et qui s'est suicidée. De son côté, Grissom enquête sur le meurtre d'une femme, trouvée dans une ruelle. L'enquête se complique lorsqu'il découvre que son enfant de deux ans était avec elle quand elle a été assassinée. Après la mort de Warrick, Sara revient au laboratoire.

Sur une scène de crime, Catherine et Grissom découvrent une femme accrochée à un poteau. C'est plus tard, quand un autre cadavre se rajoute, que l'équipe constate que ce ne sont pas des personnes, mais des oeuvres d'art. Riley Adams, une nouvelle enquêtrice, se joint à l'équipe en même temps qu'une thérapeute tentant de consoler les membres de l'équipe pour la mort de Warrick.

En poursuivant un voleur, Nick et Riley trouvent le cadavre d'une femme dans un compacteur à ordures. Cette femme est la fille d'un important trafiquant de drogue recherché par le FBI, la CIA et la DEA. En se rendant à un club, Catherine aperçoit sa fille avec une fausse carte d'identité.

L'équipe de Grissom enquête sur un meurtre apparemment lié à des pratiques sexuelles sado-masochistes. Un peu perdu, Grissom fait appel à sa vieille amie Lady Heather, pendant que l'équipe mène l'enquête sur le terrain.

L'Équipe enquête sur une fusillade dans le quartier coréen de Las Vegas, fusillade au cours de laquelle la mère et l'oncle d'un jeune garcon sont tués.

L'équipe enquête sur le meurtre d'une femme dont son mari a commis un meurtre douze ans auparavant. Grissom doit refaire face à Natalie Davis, la tueuse aux maquettes, alors que sa sentence doit être rendue.

Une candidate d'une émission de télé-réalité est retrouvée morte et l'équipe du labo de Las Vegas découvre que son meurtre a eu lieu dans un casino désaffecté. Ils établissent ensuite un lien entre sa mort et un crime qui remonte à la fin des années 50.

Quand un meurtre est relié à une ancienne affaire qui avait conduit un serial killer en prison, Grissom se fait passer pour un professeur et suit le cours d'un expert en pathologie, le docteur Raymond Langston. Il espère ainsi avoir accès au tueur et avancer dans son enquête. Et enfin, Grissom annonce qu'il quitte la police scientifique... Mais le tueur en série l'en empêche...

Tandis qu'il prépare son départ du labo, Grissom poursuit son enquête avec l'aide du Dr. Raymond Langston sur un meurtre qui pourrait être lié à un tueur en série. En remerciement de son aide, Il offre au Dr. Langston une position au sein de l'équipe des experts.

La première enquête de Ray Langston avec les experts semble facile, jusqu'à ce qu'une affaire de vol soit impliquer dans un homicide et un cas d'incendie criminel.

Un agent du FBI est assassiné dans une toilette publique, et les experts doivent aider ses deux coéquipiers dans leur enquête. Quand une des agents est retrouvée morte, tout laisse croire que quelqu'un vise le FBI. La recherche sur les victimes dans les banques de données du FBI indique que ces trois personnes ne sont pas des agents du FBI.

Un meurtre prend place dans un lieu de restauration rapide, mais cette enquête piétine car la plupart des indices baignent dans une friteuse. L'équipe doit de plus enquêter sur le vol d'une mascotte.

Ray témoigne pour le meurtre d'un député apprécié, mais de nouveaux indices le force à rouvrir l'enquête.

L'équipe enquête sur trois meurtres survenus dans des lieux et des conditions différents la même soirée mais, suite à la découverte d'indices similaires, les trois semblent reliés.

Les experts ce rendent à un motel familier pour y enquêter sur un meurtre. En même temps, ils doivent étudier trois autres cas de meurtres qui ont eu lieu au même endroit au cours d'un an.

Ray et Riley sont pris en otages en enquêtant sur une fusillade qui a eu lieu dans une calme communauté de Las Vegas.

Le monde des luttes clandestines est ouvert aux experts en enquêtant sur le meurtre d'un élève de Ray.

Nick s'occupe d'un dossier impliquant un parachutiste blessé après un chute. Catherine croit qu'un lien peut être établi entre le blessé et un double homicide.

La vedette d'une émission de science-fiction se fait tuer lors d'une congrès sur le sujet. Les experts ont comme suspects des milliers d'admirateurs et d'obsédés de la série, y compris Wendy, une technicienne au laboratoire.

Jeremy Kent, un homme emprisonné pour meurtre grâce à Catherine au début de sa carrière, souhaite que les indices qui l'ont mené à la prison soient à nouveau vérifiés, car ils auraient été obtenus illégalement.

Les experts ont en main deux affaires différentes : une séries de morts indéterminées qui pourrait être en lien avec une urgence publique de santé et le cas d'une bataille pour gagner une compétition de maillot de bain qui a mal terminé.

Un policier travaillant sous couverture se fait tuer par un motard dont il espionnait le gang duquel il faisait partie.

L'avidité est le mobile de la mort de cinq personnes losque deux d'entre elles trouvent des jetons de casino valant 1000 USD chacun.