CSI: Miami mostra o trabalho da equipa de investigadores do sul da Flórida que soluciona crimes através da mistura de métodos científicos, técnicas tradicionais, tecnologia de ponta e instinto apurado para descobrir pistas. Horatio Caine, um ex-detetive de homicídios, lidera um grupo de investigação que trabalha para desvendar crimes na região de Miami. A sua equipa inclui Calleigh, uma bonita sulista com especialização em balística; Tim Speedle, um arrogante, mas competente, investigador com ótima conexão nas ruas da cidade; e Eric Delko, um dos maiores experts em bombas e explosivos da Flórida.