CSI: Miami kertoo miamilaisesta rikospaikkatutkijatiimistä, joka yhdistää tutkimuksessaan huipputeknologiaa ja vanhan koulukunnan poliisitoimintaa. Tiimin esimies Horatio Caine (David Caruso) johtaa ryhmäänsä omaleimaisella tyylillään ja hänen alaisensa ovat ballistiseen tutkimukseen erikoistuva Calleigh Duquesne (Emily Procter), etsivä Tim Speedle (Rory Cochrane), huumausaineiden ja sormenjälkitutkimuksen asiantuntija Eric Delko (Adam Rodriguez), sekä patologi Alexx Woods (Khandi Alexander).