Sebbene ambientata in Florida, CSI: Miami è stata girata principalmente in California. Le scene di interni sono state girate nei Raleigh Manhattan Studios di Manhattan Beach. La maggior parte delle scene in esterno è invece stata girata a Long Beach, nonché nelle zone di Manhattan Beach e Redondo Beach. Alcune spiagge situate a Downtown Long Beach sono spesso visibili negli episodi girati all'esterno, tra cui Marina Green Park e Rainbow Laguna Park. Le frequenti riprese di grattacieli sono un accorgimento utilizzato per dare la sensazione di essere a Miami. Poche sono le scene girate nella contea di Miami-Dade, in Florida. Le riprese del palazzo di giustizia nella baia di Biscayne sono state in realtà girate nel parco Water Garden, a Santa Monica. Sono spesso visibili altre località di Long Beach, come il Naples District, dove i canali e le case di lusso, con moli per barche di grandi dimensioni e palme, ricreano un ambiente molto simile a quello di Miami. L'edificio utilizzato per le riprese esterne del laboratorio scientifico del Miami-Dade Police Department è in realtà la sede centrale della Federal Aviation Administration Federal Credit Union, situata a Hawthorne.