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브루클린 다리에서 한 남성이 시신으로 발견되지만, 현장에 남은 유일한 증거는 그가 설치한 결혼 축하 네온사인뿐이었다. CSI 수사관들은 사건을 조사하는 한편 새로 들어온 법의학자와 협업하기 위해 노력한다. 하지만, 사건 수사 도중 한 24세 백만장자가 그의 펜트하우스에서 크게 폭행당해 사망하는 사건이 벌어진다.

영화 의 주인공 오드리 헵번으로 변장한 세 여성이 보석상에 들어서자 무장 강도로 돌변한다. 이내 보석상 부지배인이 사망하기에 이르고, 현장에 달려온 CSI 수사대는 범인들이 도주로로 사용한 환기구에서 증거물을 발견한다.

파란 지하철 이라는 파티를 즐기던 한 여성이 피를 토하며 쓰러져 사망하는 사건이 발생하고, 과학수사대는 파티를 기획한 랜디라는 이물이 누군가의 표적이 되고 있었음을 알아낸다. 한편, 한 고급 아파트에서 맨해튼 최고로 매력적인 남자 그랜트 조단이 살해된 채 발견되고, 스텔라는 얼마 전 해고 당한 청소부 베로니카에게 살해 동기가 있다고 판단해 그녀를 만난다.

바텐더가 살해당하는 사건이 발생하고, 사건 현장에서 나온 증거가 가리키는 용의자가 체포된다. 하지만, 맥의 팀은 누군가의 압력으로 인해 사건에서 빠지게 되고, 그럼에도 불구하고 이들은 끝까지 사건의 진실을 밝히려 한다.

택시 연쇄 살인범이 활개를 치며 범행을 계속하자, 뉴욕 시민들은 생활에 필수적인 택시를 타는 데 두려움을 느낀다. CSI 팀은 이들을 안심시키고 도시의 안전을 지키기 위해 범인을 검거해야만 한다.

기이한 차림새를 한 남자가 경찰서로 뛰어 들어와 자신이 내일 케빈 이라는 남자를 죽일 것이라는 자백을 남긴 채 죽는다. 과학수사대는 그가 곧 천재 과학자 마틴 브라우닝임을 알아내고, 그의 집에서는 타임 머신으로 추정되는 기계가 발견된다. 다음 날, 브라우닝 박사가 예언한 9시 45분에 실제로 케빈이 사망하자 맥은 충격에 휩싸이고, 박사가 생전 했던 시간여행 연구와 이 두 기이한 사망 사건의 연결점을 찾기 위해 수사에 나선다.