Les agents découvrent qu'Hetty a pris sa retraite officiellement. Une nouvelle directrice se présente au bureau afin de remplacer Owen Granger et trouver un nouveau directeur des opérations, pour prendre la place d'Hetty. Elle renvoie Deeks à la police. Sam ne veut toujours pas reprendre le travail...

L'agent Dechamps est infiltrée en tant qu'intermédiaire auprès de faux monnayeurs péruviens. Elle demande l'aide du NCIS afin de poursuivre sa mission. Sam se fait passer pour monsieur Brighton, un financier surdoué mais quelque peu replié sur lui-même. Kensi et Deeks interrogent celle qu'ils pensent être Lucilla Marca, fille et petite-fille des chefs de l'organisation...

Alors qu'elle sort de la piscine où elle venait de nager, le lieutenant de la Navy Naomi Elder est abattue sous les yeux d'un jeune homme qui essayait de lui soutirer son numéro de téléphone. Les premières constatations laissent penser qu'il s'agit d'un crime commis par des professionnels...

Le NCIS enquête sur le vol d'un camion rempli de fusils d'assaut, qui a été volé à un négociant en armes, fournisseur du gouvernement. La caméra de sécurité a pu filmer l'un des voleurs. Il s'agit de Tony Young, un escroc. Les vidéos de surveillance montrent que Tony a rencontré Byron Brown...

Phillip Nelson, PDG d'une banque de placements, meurt dans un accident de voiture sur Mulholland Drive. L'autre conducteur a pris la fuite. Sam est envoyé en mission pour infiltrer la banque. Il doit postuler pour une place dans une équipe de responsables. Callen vient d'avoir une mauvaise surprise...

Trois enfants sont témoins d'une fusillade entre le lieutenant Bates, ancien équipier de Deeks, et des policiers du LAPD. Whiting demande à Deeks d'enquêter sur Bates, accusé d'avoir tué un policier et de faire partie d'un groupe d'agents corrompus. Mais Bates parvient à prendre Deeks en otage...

Un centre de lancement de missiles est pris d'assaut par trois officiers de l'Air Force appartenant à une armée secrète. Ils menacent de lancer des ogives nucléaires sur des pays musulmans pour en finir avec l'islamisme radical. Kensi, qui a personnellement connu l'un des officiers, est dépêchée sur place...

L'équipe enquête sur la mort de deux officiers de la police des frontières et d'une demi-douzaine de Mexicains clandestins, tous abattus près d'une base militaire, pas loin de la frontière mexicaine. Le témoignage d'un survivant amène l'équipe à supposer qu'il s'agit de l'acte d'un groupe terroriste...

Joelle arrive au domicile de Callen au beau milieu de la nuit. Elle affirme qu'elle a fait l'objet d'une tentative d'enlèvement par des espions étrangers. Elle a réussi à s'évader, mais elle redoute que sa famille ne soit menacée par ces individus. Elle voit en Callen la seule personne en mesure de l'aider...

Le NCIS se lance à la poursuite d'un mercenaire très entraîné. Cet individu se montre prêt à tout pour venger la mort de son père, estimant qu'il lui est possible de laver ce crime en abattant un diplomate brésilien. Comment localiser et stopper le mercenaire aux antécédents inquiétants ?...

Comme tous les habitants de Los Angeles, l'équipe du NCIS s'apprête à fêter Noël. Soudain, une cyber-attaque entraîne une vaste panne du réseau électrique local. Les agents cherchent à identifier qui se cache derrière ce méfait. Comment éviter que la coupure ne s'étende à toute la côte Ouest ?...

Gallen enquête sur un brasier ayant causé la mort d'un homme été écarté de l'US Navy. Fait troublant, des traces de napalm sont découvertes sur les lieux de l'incendie. Les agents du NCIS examinent les liens possibles avec une lycéenne proche du défunt et subissant un constant harcèlement...

Au Viêtnam, Hetty est torturée par ses ravisseurs. Elle doit affronter l'interrogatoire de Spencer Allen, du département d'Etat américain, tout en protégeant Harris Kane. Eric et Nell parviennent alors à trouver un indice qu'elle a caché sur sa localisation et incitent l'équipe à lancer une mission de sauvetage, malgré le peu d'informations disponibles et surtout sans en informer Shay Mosley...

Callen, Sam, Kensi et Deeks rejoignent le groupe de la Guerre du Viêtnam constitué de Sterling Bridges, A.J. Chegwidden et Charles Langston dans une dangereuse mission officieuse visant à sauver Hetty de ses ravisseurs, prêts à la vendre au plus offrant. Mosley fait appel à la soeur de Nell, la spécialiste de la sécurité intérieure Sydney Jones, afin d'assister les agents de Los Angeles...

Les agents du NCIS s'engagent dans une course contre la montre pour retrouver un espion qui dispose de tous les éléments nécessaires à la fabrication de bombes. Pour retrouver le suspect avant qu'il ne commette un attentat, Callen et Sam sortent Jennifer Kim du programme de protection des témoins...

Le père de Callen, un ancien agent du KGB, est arrêté par des hommes du Département d'Etat. L'Iran, qui accuse un couple de photographes d'espionnage, est disposé à échanger les deux suspects contre lui pour le livrer ensuite au service de sécurité russe. Callen et les agents tentent d'empêcher cette transaction...

En cherchant la trace d'une personne disparue, l'équipe découvre les agissements d'un tueur, qui met en scène ses crimes pour des clients, voyeurs. Mosley fait équipe avec Callen pour une affaire conjointe visant l'arrestation d'un trafiquant d'armes, lié au passé de la sous-directrice...

Arkady Kolcheck demande l'aide du NCIS pour sauver une amie kidnappée par le trafiquant international Sokolov, de retour à Los Angeles. Pour protéger également Leigha Winters, l'employée de banque qui avait témoigné contre lui, Eric est envoyé en mission sous couverture...

Sam et Hidoko enquêtent sous couverture sur le vol de plus de 10 millions de dollars en bitcoins. Ils espèrent ainsi retrouver la trace de Barris Stone, un dangereux trafiquant de drogue. Pour les besoins de l'affaire, Sam reprend une ancienne identité, sûrement compromise, celle d'un certain Switch...

Les agents Callen, Hanna et Jones sont envoyés dans la forêt de Los Padres à la recherche des pièces d'une fusée qui a explosé lors de son lancement et dont la charge utile est classée top secret. Ils découvrent bien vite qu'ils ne sont pas les seuls à vouloir mettre la main sur ces équipements...

L'équipe du NCIS s'associe au FBI sur une affaire délicate : le corps sans vie d'un Marine a été retrouvé. L'homme a été assassiné à l'aide d'un gaz neurotoxique rare. L'affaire se complique encore quand la dépouille du soldat est volée. Par ailleurs, Deeks fait part à l'équipe de son rêve. Il souhaite quitter les forces de l'ordre et ouvrir un bar. Les réactions de ses collègues sont variées...

Le NCIS enquête sur le meurtre de Claudia Diaz, une détenue qui était la fille adoptive d'un faussaire notoire. Parallèlement, Callen est convoqué par le Bureau des affaires internes pour discuter des agissements d'Anna Kolcheck dans le cadre d'un dossier traité conjointement par le NCIS et l'ATF...

Après que Sam a été blessé lors d'un échange de coups de feu avec les membres d'un cartel, un suspect est interrogé. Il révèle de nouvelles informations sur l'endroit où se trouve l'homme qui a kidnappé le fils de Mosley. L'enquête n'est toutefois pas facilitée par les tensions qui règnent au sein de l'équipe...

En dépit des nombreuses réticences de certains membres de l'équipe, le NCIS se rend au Mexique pour une mission risquée consistant à localiser et sauver le fils de Mosley. De leur côté, Callen et Sam tentent de retrouver la trace d'Hidoko...