W CSI 3: Dimensions of Murder ponownie wkraczamy na areny zbrodni wspomagani przez ekipę CSI znaną z serialu. Próbujemy rozwikłać 5 nowych zagadek kryminalnych, oczywiście przy wykorzystaniu najnowocześniejszych zdobyczy nauki. Oprócz znanych z poprzednich części gry narzędzi detektywistycznych, pojawił się Mikrosil pomocny m.in. w zdejmowaniu odcisków palców czy Luminol pozwalający zidentyfikować obecność śladów krwi. Nowością jest także obecność „mobilnej jednostki badawczej” – znanej z serialu GMC Mobile Analysis Unit umożliwiającej szybkie i sprawne badanie zgromadzonych śladów i dowodów bezpośrednio na miejscu przestępstwa.

Aby rozwikłać przygotowane przez twórców sprawy, musimy osobiście udać się na miejsce zbrodni, przesłuchać podejrzanych oraz zebrać i przeanalizować dowody i poszlaki. Łącząc ze sobą poszczególne elementy łamigłówki oraz umiejętnie przeprowadzając przesłuchania być może uda nam się ustalić powiązania miedzy podejrzanym, ofiarą oraz miejscem zbrodni. Wtedy możemy aresztować sprawcę i zamknąć sprawę.