Segue o dia a dia de uma equipa de Agentes Especiais de Elite que opera fora da cadeia de comando militar. Liderada pelo Agente Especial Leroy Jethro Gibbs, um investigador hábil e duro que está disposto a contornar as regras para ver o trabalho feito, esta equipa muito unida viaja pelo mundo investigando tudo, desde homicídio e espionagem até terrorismo e rapto.

A série conta a história de um brilhante médico, o Dr. Beaumont Rosewood Jr. Conhecido como o Melhor patologista de Miami, ele é dono de um laboratório sofisticado e independente, e descobre segredos nos corpos que outras pessoas deixam passar despercebidos. Porém, apesar de estar quase sempre cercado pela morte, o Dr. Rosewood é obcecado pela vida e gosta de aproveitar cada momento.

Uma antropóloga forense e um arrogante agente do FBI formam uma equipa para investigar as causas de morte. E em muitas das vezes, não há mais para examinar do que carne podre ou meros ossos.