Si tratta del primo spin-off della serie TV CSI - Scena del crimine, le cui vicende ruotano attorno alle indagini della squadra del turno di giorno della polizia scientifica di Miami. Sebbene la serie sia accomunata a CSI - Scena del crimine per quanto riguarda il metodo di indagine e ricerca delle prove, talvolta CSI: Miami si avvicina alle serie poliziesche in senso stretto in quanto è caratterizzata da un ruolo più preponderante dell'azione vera e propria, che in alcuni episodi ruba la scena all'analisi scientifica.

Travis Marks e Wes Mitchell sono due detective della omicidi del Los Angeles Police Department che non si sopportano a vicenda. A causa delle continue liti tra i due compagni il loro comandante li costringe a frequentare una terapista di coppia nella speranza di risolvere il problema.

La dottoressa Temperance Brennan è un'antropologa eccezionale, di fama riconosciuta, che lavora con il suo staff nel "Jeffersonian Institute", una ragazza molto intelligente, ma decisamente asociale e goffa nelle relazioni interpersonali; è proprio per la sua eccezionale devozione al lavoro che Temperance viene contattata dall'FBI per aiutare un loro agente, Seeley Booth, a risolvere un caso di omicidio il cui unico indizio è lo scheletro della vittima. Grazie al suo brillante intuito ed alla sua precisione assoluta, Temperance aiuta Seeley a risolvere il caso (non prima di essersi guadagnata da quest'ultimo il soprannome di "Bones", ossa per l'appunto, da cui deriva il nome della serie), ma non sarà la loro unica collaborazione; proprio grazie all'eccezionale affiatamento dimostrato dai due, l'FBI decide che l'agente Booth ricorra più volte all'aiuto della dottoressa Brennan per risolvere i casi più difficili e per i due l'esperienza sarà, oltre che una strepitosa collaborazione di lavoro, anche un vero e proprio viaggio di vita dove ognuno, tra un caso e l'altro, imparerà un po' dall'altro.

Sebastian Stark è un brillante e carismatico avvocato di Los Angeles. Il cinismo e la poca integrità hanno permesso per anni a Sebastian di schierarsi dalla parte dei colpevoli senza che questo minasse la sua autostima, distratto dal tenore di vita conquistato grazie ai lauti guadagni. Tuttavia, quando una tragica vicenda lo coinvolge, l’avvocato decide di cambiare atteggiamento e lavorare per il procuratore distrettuale come coordinatore di un team di avvocati giovane e inesperto.

La serie racconta la vita, non soltanto lavorativa, del Quindicesimo Distretto della Omicidi di New York. Sullo schermo passano casi di ordinaria follia, e ordinari ne sono i protagonisti. Raramente si ha a che fare con sagaci professionisti del delitto o sordide associazioni criminali. Spesso i colpevoli sono sbandati, gente comune costretta al crimine da circostanze particolarmente avverse. Il vero motore della serie sono pertanto le esistenze, le passioni e le relazioni intercorrenti tra i protagonisti, a volte gioiose, a volte tragiche, a volte commoventi. Inevitabile, per una serie tanto longeva, un costante ricambio del cast, con l'ovvio obiettivo di non rendere monotoni gli episodi.

L’agente Phil Coulson ritorna in attività per costituire una piccola squadra di agenti altamente qualificati provenienti da ogni parte del pianeta. L’organizzazione, nota come S.H.I.E.L.D., indaga su tutto ciò di strano e ignoto avviene nel mondo, proteggendo l’ordinario dallo straordinario. La squadra è composta da Grant Ward, addestrato in combattimento e spionaggio; Melinda May, un’abile pilota esperta di arti marziali; Leo Fitz, un brillante ingegnere; e Jemma Simmons, un genio della biochimica. A loro si aggiunge la nuova recluta e hacker Skye.

Elena "Yo-Yo" Rodriguez, essendo un'Inumana, è costretta a firmare gli Accordi di Sokovia. Tuttavia, firmando gli accordi, si ritrova impossibilitata a portare a termine una missione personale che ha intrapreso.

Le vite ei casi di giovani avvocati che lavorano su fronti opposti - l'ufficio del difensore d'ufficio e l'ufficio del procuratore distrettuale - così come quelli che giudicano i loro casi.

Le indagini dell'Unità Vittime Speciali, una nuova squadra speciale della Polizia di New York che si occupa di crimini a sfondo sessuale. In ogni episodio si segue da una parte l'attività investigativa attuata dalla squadra e dall'altra l'aspetto giudiziario con l'iniziativa processuale condotta dalla procura distrettuale.