CSI: Miami prati slučajeve tima istražitelja s južne Floride koji, koristeći se posljednjim detektivsko-naučnim, ali i onim klasičnim policijskim metodama, rešava najbizarnije i najkompliciranije zločine. Ekipu istražitelja vodi Horatio Caine (David Caruso), koji u tropskoj klimi multikulturološkog Miamija, i kada se čini da šanse nisu na njegovoj strani, raspetljava misterije i hvata kriminalce.
Miami tim čine Calleigh Dusquene (Emily Procter), lepotica specijalizirana za balistiku, Tim Speedle (Rory Cochrane), umišljen, ali simpatičan istražitelj s dobrim vezama na ulici, i Eric Delko (Adam Rodriguez), podvodni stručnjak koji zna svaku floridsku uvalu. Ekipu zaokružuje ozbiljna medicinska istražiteljica Alexx Woods (Khandi Alexander). Detektivi CSI Miamija zajedno skupljaju i analiziraju dokaze kako bi zaštitili one koji se ne mogu braniti - žrtve.