À Las Vegas, un groupe d'experts scientifiques de la police recueille des indices sur les scènes de crime pour résoudre des enquêtes complexes. Un temps conduite par Gil Grissom, un entomologiste qui garde toujours son sang-froid, l'équipe enchaîne les affaires délicates : meurtres sanglants, viols, disparitions, leur taux d'efficacité est impressionnant. D.B. Russell, qui prend la suite des opérations après le départ de Gil Grissom et l'intérim de Raymond Langston, tente de maintenir la réputation d'excellence du service.
New York est victime de phénomènes inexpliqués tels que des explosions et des tremblements de terre. Le géologue Matt MacLachlan découvre alors une activité volcanique dans les profondeurs de la ville ! Bien que cela soit naturellement impossible, un scientifique a réussi à provoquer une arrivée de lave. Dans le plus grand danger, Matt, son ex-femme et ses collègues vont tout faire pour stopper le désastre imminent.
Une petite île au large de Seattle abrite une ville dans laquelle six meurtres ont eu lieu il y a sept ans. Parmi les victimes figurait la mère d'Abby Mills qui, après cette tragédie, a décidé de déménager à Los Angeles. Mais elle se voit obligée de revenir sur l'île lorsque Henry, son ami d'enfance, se marie avec Trish Wellington. Ces derniers ont invité tous leurs amis et toute leur famille au mariage.
L'équipe d'Éric Beaumont apporte son aide pour sauver des vies quand personne d'autre ne le peut. Il comprend mieux les criminels qu'eux-mêmes et utilise ses connaissances dans le comportement humain pour résoudre les cas les plus difficiles d'enlèvement et de rançon. Malgré les enjeux, il refuse de recourir à la violence, même lorsqu'il est confronté à certains des criminels les plus dangereux du monde. Les considérables pouvoirs de négociateur d'Éric, qu'il met en application dans sa profession, ne lui facilitent pas pour autant ses relations avec sa famille, ses amis et ses collègues.
Le Département des Sciences du Comportement est une section d'élite du FBI, spécialisée en psychologie criminelle. Elle intervient sur les pires scènes de crime des cinquante États américains, et traque les meurtriers en analysant leur comportement afin de pouvoir entrer dans leur esprit et les mettre le plus rapidement possible sous les verrous.Au sein de cette unité qui évolue au gré des départs et des arrivées, chaque membre de l'équipe apporte son expérience et son expertise pour arrêter les tueurs en série qui sévissent à travers les États-Unis.
Six mois après l'invasion de la Terre par des extraterrestres, la planète est en ruine et les survivants humains tentent de faire face. Les résistants s'organisent pour combattre les forces ennemies. Tom Mason, un ancien professeur d'histoire, se retrouve propulsé en tant que commandant en second du 2ème Régiment du Massachusetts. Si le but des survivants est d'essayer de subsister, certains d'entre eux vont également essayer de comprendre la raison de cette invasion.
La série se déroule de nos jours à Chicago, aux États-Unis et suit les membres d'une caserne des sapeurs-pompiers de la ville : la caserne 51. Elle se concentre aussi bien sur l'aspect professionnel du métier que sur la vie sociale des différents personnages. La vie au sein de la caserne, les émotions des personnages ainsi que les différents problèmes qu'ils rencontrent sont au centre de l'histoire, le tout agrémenté de nombreuses interventions qui donnent la part d'action à l'histoire.