Sezonul marchează retragerea din serial, după nouă ani, a actorului William Petersen (interpretul detectivului Gil Grissom) şi înlocuirea sa cu actorul Laurence Fishburne, interpretul lui Morpheus din trilogia Matrix.
Schimbările în echipa CSI vor începe încă din primul episod, când detectivul Warrick Brown (interpretat de Gary Dourdan) este împuşcat şi moare în braţele colegului său, Gil Grissom. Toată echipa CSI se va reuni pentru a-l găsi pe criminalul lui Warrick, iar investigaţia nu va fi una uşoară pentru că asasinul este, de fapt, un om al legii.
O altă schimbare majoră în echipa CSI va apărea în episodul 9 când, spre surpriza tuturor, Gil Grissom (interpretat de William Petersen) le comunică faptul că brusc, a decis să se retragă din activitate şi o numeşte în locul lui la conducerea echipei pe Catherine (Marg Helgenberger). Până atunci însă, Grissom va mai avea de rezolvat un ultim caz şi va ajunge să îl cunoască pe profesorul universitar Dr. Raymond Langston (Laurence Fishburne), expert în psihologia criminalistică. Până spre sfârşitul acestui nou sezon, din postura de consultant al echipei CSI, profesorul Langston va deveni, pe parcurs, noul conducător, înlocuindu-l pe Grissom.