Les enquêteurs soupçonnent Michael Fife d'être coupable du viol et de l'assassinat de Rachel Lyford. Ils possèdent des éléments solides pour l'inculper, mais lors du procès, les événements prennent une tournure inattendue. L'arme du crime et une serviette tachée de sang ont été découvertes dans le véhicule de Fife, mais la défense juge ces preuves irrecevables car la fouille orchestrée par Warrick était illégale.

Une femme est retrouvée morte chez elle. Sa ressemblance physique avec Sara trouble Grissom et le pousse à s'investir dans cette affaire. Beaucoup de choses lui reviennent en tête, notamment certaines décisions qu'il a pris dans le passé. Peu après, le corps démembré du principal suspect est retrouvé dans les poubelles du quartier.

Les restes d'un corps humain sont découverts sous un bus, utilisé pour le transport des détenues d'un centre pénitentiaire. La victime, surnommée Baby Doll, devait être libérée le mois suivant. Pendant ce temps, Grissom et Warrick enquêtent sur le meurtre d'un jeune homme, poignardé dans l'appartement du tuteur de son jeune frère.

Dans un parc d'attractions, un wagon du grand huit déraille, provoquant la mort de six personnes. D'après le responsable, seuls cinq clients avaient pris place à bord du manège. Les détectives cherchent à savoir s'il s'agit d'un accident ou d'un sabotage. De leur côté, Catherine et Warrick enquêtent sur la mort d'une adolescente de 13 ans.

Une femme est retrouvée morte dans une chambre d'hôtel. Son corps présente tous les symptômes du virus Ebola. Catherine et Nick sont chargés de l'enquête. C'est alors qu'un autre cadavre présentant les même signes est découvert. Le moindre retard pourrait avoir des conséquences terribles et les deux enquêteurs mettent les bouchées doubles. Les premiers indices les mènent à un centre de balnéothérapie spécialisé dans le traitement des effets du vieillissement. Pendant ce temps, Sara et Greg enquêtent sur un autre décès suspect : un homme gît sur le sol de sa maison, tout récemment traitée contre les termites...

Sara et Grissom sont chargés de découvrir dans quelles conditions est morte une femme qui avait participé à une soirée échangiste. Le légiste découvre dans les poumons de la victime de l'eau. Son analyse montre qu'elle vient de la piscine d'un des convives. Catherine souhaite se retrouver à la tête de l'équipe de jour.

L'employée d'une compagnie aérienne est retrouvée sans vie dans la chambre d'un hôtel malfamé. Elle a été violée et poignardée à plusieurs reprises. Mais le tueur n'a laissé aucune trace. De son côté, Catherine enquête sur la mort d'un garçon de 12 ans, massacré dans son lit alors que ses parents étaient dans la pièce voisine.

Lana Adalian découvre sa sœur Christina morte chez elle d'une balle dans la tête. Un mot d'adieu laissé par défunte, ainsi que le revolver retrouvé dans sa main, laissent penser à un suicide. Catherine et Sara se rendent sur les lieux du crime et en examinant le lieu du crime, elles découvrent des traces de sang suspectes. L'équipe est persuadée qu'il s'agit d'un meurtre maquillé en suicide.