Après s'être fait tirer dessus par Luke Harris en Irak, Gibbs est transporté à bord d'un navire-hôpital et tout est mis en oeuvre pour le sauver. Pendant ce temps, DiNozzo et Joanna Teague se rendent à Shanghai dans l'espoir de mettre fin aux agissements de l'organisation terroriste La Vocation...

Gibbs demande à son équipe de collaborer avec l'agent de la DEA Luis Mitchell, qui tente de localiser un Marine qui devait fournir des preuves permettant l'inculpation d'un trafiquant de drogue., Benson Long. DiNozzo découvre que les motivations de son supérieur sont peut-être plus personnelles que professionnelles...

Un marine a été retrouvé assassiné à Quantico quelques heures seulement après avoir appelé Gibbs à propos d'une affaire. Pour les besoins de l'enquête, Bishop et McGee se font passer pour un couple marié. Ils cherchent à surveiller un lieutenant de la Marine et son épouse, peut-être liés au meurtre...

Se sentant prêt à reprendre du service, Vance estime qu'il est temps pour lui de retourner sur le terrain. L'enquête qui lui est confiée prend une tournure inattendue. En effet, un homicide s'avère étroitement relié à un ancien agent du NCIS. Embarrassé, Vance demande alors de l'aide à Gibbs et son équipe...

L'équipe enquête sur la mort mystérieuse d'un homme. La présence d'étranges éléments biologiques dans son corps ont été révélés. Abby, frustrée en raison des résultats du laboratoire, décide de se rendre au sein d'une compagnie pharmaceutique. Mais elle est prise en otage et doit gérer seule la situation...

Un officier abattu par balle dans un jardin public semble avoir été la victime d'un tueur en série activement recherché. Lorsque le NCIS découvre qu'un homme ayant avoué les six crimes précédents a été arrêté avant ce dernier meurtre, les enquêteurs se demandent s'ils ont affaire à un imitateur...

Le corps d'un Marine à la retraite est retrouvé. Ducky demande à être démis de ses fonctions. Devant Gibbs, il admet avoir rejoint un groupe de détectives amateurs qui travaille sur les cas non résolus. Or, l'officier en question les avait sollicités pour mener l'enquête sur un meurtre...

DiNozzo est contactée par son ex-petite amie, lorsque des insurgés au Soudan attaquent un groupe de médecins bénévoles. Elle est sans nouvelle de son mari. DiNozzo et McGee se rendent sur la scène de crime pour enquêter sur les meurtres et enlèvements et se joignent aux recherches des médecins disparus...

Un officier de la marine, accusé d'avoir assassiné une ex-petite amie, est libéré en raison d'un mandat d'arrêt non conforme. Clamant son innocence et avec la ferme volonté de laver son nom de tout soupçon, il demande au NCIS de mener l'enquête, et, au besoin, de le faire passer devant la cour martiale....

Dans l'espoir d'épargner à une famille une nouvelle tragédie, la Secrétaire de la Marine demande au NCIS d'aider un officier atteint d'une leucémie à trouver un donneur de moelle osseuse après la mort de son frère et de sa soeur. Pendant ce temps, Bishop rentre chez elle, en Oklahoma, pour Thanksgiving...

Ducky a été agressé par un homme, qui prétend posséder des informations sur son demi-frère, mort il y a quelques décennies. Les agents du NCIS se mettent à la recherche du suspect. Pendant ce temps, Ducky se replonge dans son passé. A l'approche des fêtes, Bishop et Jake discutent de leur relation...

L'armée localise un avion ne répondant à aucun contact radio. La décision est prise de le forcer à se poser. Aucun passager ne survit au crash. L'équipe de Gibbs ouvre une enquête sur cette étrange affaire. Comme le vol était parti de la Nouvelle-Orléans, l'équipe locale est également sollicitée...

Alors qu'ils enquêtent sur le meurtre d'un Marine, qui devait témoigner devant un grand jury, l'équipe du NCIS découvre un trafic humain d'envergure internationale. De son côté, McGee espère passer la nuit dans la maison d'un collègue : une tempête a, en effet, provoqué des pannes de courant dans la ville....

Quand un scaphandrier est assassiné sur son lieu de travail, son corps, ainsi que ses collègues suspectés du meurtre, doivent rester dans une chambre de décompression pendant quatre jours entiers. Les agents du NCIS en profitent pour faire avancer cette enquête peu orthodoxe en dehors du caisson...

Quand la Secrétaire à la Navy, Sarah Porter, apprend que sa fille a été kidnappée, l'équipe du NCIS s'associe au FBI pour suivre cette affaire. Pendant ce temps, l'amie d'enfance de McGee, l'agent spécial du NCIS Valerie Page, est en ville pour assister l'équipe avec des tactiques d'entraînement avancées...

Le NCIS est appelé après qu'une fusillade dans un centre de réservistes a causé la mort d'un Marine et d'un tireur ennemi. Pour retrouver le stock d'armes volées à cette occasion, Gibbs suit la piste d'un indice trouvé par le docteur Cyril Taft. Il sollicite pour cela l'aide de Jeanne Benoit...

Les agents du NCIS sont interrompus dans leurs activités personnels lorsqu'ils découvrent des erreurs dans un dossier classé. Par ailleurs, McGee et Delilah se disputent à propose de l'importance de ne pas évoquer le travail à l'heure du dîner. De son côté, DiNozzo se montre ennuyeux lors d'un rendez-vous...

Un couple de Marines est tué en Irak par un sniper muni d'un fusil d'assaut américain, récemment volé à une unité attaquée au même endroit. Pour obtenir des informations du seul survivant, soigné pour des troubles post-traumatiques, Gibbs va mettre à profit sa propre expérience d'ancien tireur d'élite...

L'équipe du NCIS doit déterminer qui ment, de l'épouse ou de la maîtresse, quand les deux femmes s'accusent mutuellement du meurtre d'un officier des Affaires publiques de la Navy. En même temps, le père de DiNozzo aide une femme sans-abri qui croit qu'il est son père. Il cherche à découvrir son identité...

Lors d'une réunion politique, Tony est surpris de se voir remettre par un sénateur une enveloppe contenant dix mille dollars. Après la mort d'un prétendu agent du NCIS, l'enquête révèle que pas moins de trois maîtres-chanteurs ont usurpé l'identité de Tony pour extorquer de l'argent à des sénateurs...

Une gardienne de prison britannique a été retrouvée morte dans un container en provenance d'Angleterre. L'enquête permet de déterminer qu'elle a été prise en otage par deux évadés de prison, pour faciliter leur fuite. Ils ont ensuite voyagé dans ce conteneur pour pénétrer sur le territoire américain...

Un adolescent déjoue une intrusion dans son domicile. Son père, David Marshall, un marine en mission en Afghanistan, lui avait demandé de protéger sa mère et sa soeur en son absence. Le jeune homme s'est servi d'une arme à feu. Gibbs le soupçonne de cacher des détails importants sur l'affaire...

L'équipe du NCIS, aux côtés du FBI et du MI6, continue sa chasse à l'homme internationale : Jacob Scott, l'espion britannique, est toujours en fuite. L'agent Fornell, quant à lui, est entre la vie et la mort, et deux anciens agents du NCIS, concernés par l'affaire quatorze ans plus tôt, manquent à l'appel...

Les équipes du NCIS, du FBI et du MI6 continuent une traque internationale, alors que Gibbs vient de faire innocenter Jacob, qui était venu se rendre au NCIS. La fuite de l'ex-agent de la CIA Kort change la donne. Une attaque terroriste vise la maison où Ziva est censée résider depuis son retour d'Israël...