No final da temporada II, a equipa do CSI enfrentou o seu maior desafio até ali, quando bombas detonaram em toda a cidade e Flack sofreu ferimentos sérios. Mac teve de debater-se com o sentimento de culpa por não ter conseguido salvar Flack e Stella debateu-se com as memórias do espancamento pelo seu namorado.

A terceira temporada começa com o regresso de Flack, depois de este ter lentamente recuperado das lesões. O trabalho continua para esta equipa de detectives que investiga casos de homicídio na Big Apple, liderada por Mack Taylor, o cérebro da equipa forense. A ajudá-lo tem a detective Stella Bonasera, uma verdadeira apaixonada pela profissão, Danny Messer, investigador de Brooklyn, o doutor Sheldon Hawes, um médico que abandona a profissão depois de perder dois doentes de forma traumática, e Aiden Burn, uma investigadora sexy e com uma personalidade camaleónica, capaz de se adaptar a qualquer situação.

Com um clima mais sombrio do que os seus antecessores, CSI: Nova Iorque contém um maior teor dramático mas é guiada pelos mesmos valores e determinação.