《犯罪现场调查》第三季中遗留下来的一些悬而未决的案件在第四季依然存在，并且更多复杂的新情况也接踵而至。犯罪现场调查小组组长吉尔·葛瑞森接受了矫正遗传性听力损失的手术后，情况有所好转，但他的听力仍未完全恢复。团队成员凯瑟琳·威洛斯努力克服丈夫去世的痛苦，同时，她也正为她父亲谋杀案审判的消息而感到不安。