Unter der heißen Sonne Floridas, zwischen Großstadthaien und den Krokodilen der Sümpfe, leitet Horatio Caine (David Caruso) das Team "CSI: Miami". Er ist ein ehemaliger Bombenexperte, mit umfangreichem Fachwissen und einem ausgeprägten Instinkt. In seinem Team sind die Ballistik-Expertin Calleigh Duquesne (Emely Procter), der Tauch- und Umweltexperte Eric Delko (Adam Rodriguez) und der Bücherwurm Tim Speedle (Rory Cochrane). Außerdem mit dabei sind die Rechtsmedizinerin Alexx Woods (Khandi Alexander) und der Spurensicherer Ryan Wolfe (Jonathan Togo).

Gemeinsam sammeln und analysieren sie Beweismittel und lösen so selbst die schwierigsten Mordfällen und Verbrechen Miamis.