Personaggi principali Legenda = Cast principale (attore accreditato) = Cast ricorrente (attore apparso in tre o più episodi di quella stagione) = Guest star (attore apparso in meno di tre episodi di quella stagione)
Personaggio Interprete Stagione 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Gil Grissom William Petersen Catherine Willows Marg Helgenberger Warrick Brown Gary Dourdan Nick Stokes George Eads Jim Brass Paul Guilfoyle Sara Sidle Jorja Fox Greg Sanders Eric Szmanda Dr. Albert Robbins Robert David Hall Sofia Curtis Louise Lombard David Hodges Wallace Langham Riley Adams Lauren Lee Smith Raymond Langston Laurence Fishburne David Phillips David Berman Wendy Simms Liz Vassey Morgan Brody Elisabeth Harnois D. B. Russell Ted Danson Julie Finlay Elisabeth Shue Henry Andrews Jon Wellner
Gil Grissom
Gil Grissom|Gilbert "Gil" Grissom (interpretato da William Petersen; stagioni 1-9, guest stagioni 11, 13 e 16) è il primo supervisore del turno di notte della scientifica di Las Vegas. Introverso (da bambino giocava con le bambole e per questo veniva preso in giro dai coetanei), geniale e affascinato dal macabro, in seguito è diventato un biologo specializzato in entomologia. Avendo una madre sordomuta conosce la lingua dei segni statunitense. Per via di un problema all'udito (poi risolto con un intervento chirurgico), sa leggere facilmente le labbra. Lascia la scientifica, per un periodo sabbatico, nel corso della settima stagione. Grissom esce di scena al termine del 10º episodio della nona stagione, mentre dal 9° della stessa, gli subentra come protagonista Laurence Fishburne, nel ruolo di Raymond Langston. Durante la decima stagione si sposa con Sara Sidle. È guest star, ma non accreditato, nell'undicesima stagione, nell'episodio Le due signore Grissom. In altri episodi della tredicesima stagione compare solo come voce al telefono. Ricompare di persona nel finale della serie, quando si allontana in mare con la sua ritrovata Sarah.
Catherine Willows
Catherine Willows (interpretata da Marg Helgenberger; stagioni 1-12; guest stagioni 14 e 16) è l'assistente supervisore e poi supervisore della squadra (a partire dal ritiro dalle scene di Grissom). È laureata in tecnologia medica ed è specializzata nell'analisi delle macchie di sangue. Ragazza madre divorziata, ha una figlia. Ha un passato da spogliarellista. Suo padre biologico è Sam Braun, proprietario di numerosi casinò e alberghi a Las Vegas. Ritorna in qualità di guest star in occasione del 300º episodio della serie nella quattordicesima stagione. Anche lei ricompare nel finale della serie.
Warrick Brown Warrick Brown (interpretato da Gary Dourdan; stagioni 1-9) è nato nel 1971 a Los Angeles. Suo padre se ne andò quando aveva pochi mesi e il bambino restò con la madre fino all'età di 7 anni; quando ella morì, Warrick fu affidato alle cure della nonna e della zia Bertha. Warrick aveva problemi a socializzare, preferendo leggere a trovare nuovi amici. L'amore per le scienze lo ha portato a studiare all'università, conseguendo la laurea in chimica. Dopo il fidanzamento con Tina, Warrick decide di sposarla nella 6ª stagione; nella parte finale il rapporto fra i due sembra deteriorarsi, anche se durante la 7ª stagione Warrick indossa ancora la fede, tuttavia non ha più dubbi quando Tina organizza una festa per l'anniversario di matrimonio. Nella stessa stagione afferma che Tina lo avrebbe capito meglio se fosse stata anche lei un'agente del CSI. Muore fra le braccia di Gil Grissom nel primo episodio della nona stagione, ferito mortalmente con un colpo di pistola dal corrotto vice-sceriffo Jeff McKee, poiché quest'ultimo aveva fatto inchiodare Warrick per l'omicidio di un gangster, in realtà commesso da un altro uomo. L'agente della scientifica sarà scagionato. Grissom e il suo team scopriranno l'assassino del collega e caro amico e lo faranno condannare. Parteciperanno tutti i membri della scientifica di Las Vegas al funerale di Warrick.
Nick Stokes Nick Stokes (interpretato da George Eads; stagioni 1-15). Ha trascorso i suoi primi tre anni di college nel Dipartimento di polizia di Dallas, per poi passare al laboratorio criminale di Dallas come CSI di livello 1. Successivamente si è trasferito alla scientifica di Las Vegas. Egli è specializzato nell'analisi e lo studio dei capelli e delle fibre. Nell'episodio della seconda stagione Corto circuito, Nick confida a Catherine Willows di essere stato molestato da una babysitter all'età di nove anni. Il trauma si manifesta ogni qual volta si trovi a indagare su crimini contro bambini, come si vede in particolare nell'episodio della sesta stagione Il giardino segreto. Tuttavia, fatta eccezione per questo episodio, ha trascorso un'infanzia felice vicino ai suoi genitori. Il padre di Nick è un giudice, mentre la madre è un avvocato. Nick è stato un membro di una confraternita universitaria (presumibilmente la Texas A&M University, come rivelato nell'episodio della prima stagione Boom!). Negli ultimi due episodi della quinta stagione (Sepolto vivo, in due parti) Grissom scopre che il soprannome con cui il padre lo chiama è "Poncho" e che Nick a sua volta lo chiama "Cisco" (un riferimento a The Cisco Kid).
Nick ha dimostrato di essere affabile e competente nel lavoro e di andare d'accordo con i suoi colleghi e collaboratori. Ha un'amicizia profonda con il collega Warrick Brown e ama spesso scherzare con Greg Sanders, in particolare quando quest'ultimo era ancora un tecnico di laboratorio. Inoltre ha buoni rapporti con la collega Sara Sidle con cui ama scherzare, senza però avere con lei nessun legame sentimentale, sia perché lui non è interessato sia perché lei è innamorata di Grissom. Alla fine dell'episodio della decima stagione Affari di famiglia viene promosso da Catherine Willows assistente supervisore. Nella tredicesima stagione Nick adotta Sam, un cane poliziotto a cui è morto il proprio partner. Pur essendo uno dei membri più affidabili e regolari del team di Grissom è stato coinvolto in una serie di crimini durante il corso della serie: Nell'episodio della sesta stagione La freccia di Cupido la sua auto viene rubata con le prove di una scena del crimine all'interno. Nel finale della quinta stagione, in Sepolto vivo, Nick viene narcotizzato e rapito per essere richiuso in una cassa di vetro acrilico e sepolto vivo. All'interno della cassa viene lasciato a Nick una pistola carica, perché preso dalla disperazione e dallo sconforto possa usare su di sé per togliersi la vita, e un registratore con le motivazioni del rapitore. All'interno della cassa il rapitore nasconde una videocamera che lo riprende e manda le immagini on-line attraverso un collegamento internet.
Alla scientifica di Las Vegas viene fatta recuperare una chiave USB con all'interno l'indirizzo per accedere al collegamento e fare vedere ai colleghi della scientifica l'agonia di Nick. Collegata alla telecamera c'è una luce che si accende ogni qualvolta il collegamento viene attivato, riscaldando l'interno della bara di vetro. Nick è il bersaglio di un attacco contro il team di CSI da parte di un uomo la cui figlia è stata coinvolta in un caso di omicidio. Mentre la squadra scientifica e la polizia di Las Vegas si mobilitano per cercare il posto in cui è sepolto, Nick, ormai rassegnato, incide sul nastro del rapitore i saluti verso le persone più care, dai genitori fino ai colleghi del turno di notte della squadra scientifica con cui ha lavorato, dicendo loro che sa che hanno fatto tutto il possibile per trovarlo. Prende poi la pistola e spara, facendo spaventare Warrick che monitora le sue condizioni attraverso il collegamento on-line. Nick non si è però suicidato, ma ha solo sparato verso la luce che provocava il surriscaldamento della cassa. Lo sparo però danneggia le pareti della bara facendo entrare un po' di terra, ma soprattutto aprendo un varco per l'ingresso a una colonia di formiche, le quali invadono subito l'interno della cassa e il corpo di Nick. Queste però si riveleranno un indizio fondamentale per Gil Grissom (che è un entomologo), permettendo al team di determinare la sua posizione. La bara di vetro viene individuata, ma il calvario di Nick non è finito: sotto di essa è stato piazzato del Semtex, un potente esplosivo collegato a dei sensori a pressione. Grissom ordina a Nick di non alzarsi nel momento in cui il coperchio verrà tolto e, per attirare la sua attenzione e fargli riacquistare lucidità, lo chiama con il soprannome del padre, "Poncho". Nick infine verrà estratto incolume ma profondamente provato dall'esperienza. Nei giorni successivi andrà anche a trovare in carcere la figlia del suo rapitore, che durante le indagini, per trovarlo, non aveva collaborato sperando nella sua morte.
Sara Sidle
Sara Sidle (interpretata da Jorja Fox; stagioni 1-8, 11-16; guest stagione 9; ricorrente stagione 10) è un membro della squadra che entra in scena nel secondo episodio della prima stagione, chiamata a sostituire la detective Holly Gribbs. È laureata in fisica ed è specializzata nell'analisi dei materiali. In passato Sara ha avuto problemi di alcolismo. Il padre, un uomo violento e alcolizzato, è stato ucciso dalla madre ed è per questo che Sara è cresciuta in un orfanotrofio. Ha avuto una storia con un paramedico, ma è innamorata di Grissom. A cavallo tra la settima e la ottava stagione la loro storia d'amore è resa pubblica, ma dopo poche settimane Sara decide di lasciare la scientifica. Sara esce di scena dopo il 7º episodio dell'ottava stagione e si sposa con Grissom. Sara torna in qualità di guest star in cinque episodi della nona stagione, per poi rientrare come personaggio ricorrente nella decima stagione, dove appare in sedici episodi. Nell'undicesima stagione ritorna nel cast regolare come personaggio fisso.
Jim Brass James "Jim" Brass (interpretato da Paul Guilfoyle; stagioni 1-14; guest stagione 16). Dopo aver frequentato le superiori, venne arruolato nel corpo dei Marines per andare a combattere la Guerra del Vietnam. Successivamente frequentò la Seton Hall University, dove si laureò in storia. Dopo la guerra scelse di trasferirsi presso la polizia di Newark, per la quale lavorò per venti anni. Mentre lavorava come vice-detective, lavorò duro per ripulire il proprio dipartimento, guadagnandosi l'odio di molti colleghi. Come appare nell'episodio Sveglia all'alba, Brass in periodi di stress era solito ubriacarsi e cercava di coprire l'odore dell'alcol con caramelle per la tosse, per evitare i sospetti dei colleghi. Mentre la moglie Nancy aveva una relazione con il collega Mike O'Toole, Jim a sua volta frequentava un'altra collega della squadra, Annie Kramer, che successivamente venne promossa a capitano a Los Angeles. Per Brass quella relazione fu l'inizio della crisi matrimoniale con Nancy e da lì in poi vi furono soltanto contatti sporadici fra i due, come in L'altra verità. Negli anni Novanta si trasferì dal New Jersey a Las Vegas e divenne capitano, oltre che supervisore della squadra dei CSI prima dell'arrivo di Gil Grissom. Dopo l'assassinio dell'agente Holly Gribbs nel suo primo giorno di lavoro, Jim Brass dovette cedere il proprio ruolo di supervisore a Grissom e passò a detective della squadra omicidi, oltre che a supporto per gli agenti della scientifica nelle indagini sui sospetti e sugli interrogatori.