Alors que Gibbs se retrouve entre la vie et la mort après s'être fait tirer dessus à bout portant, toute l'équipe du NCIS se met à la recherche de Daniel Budd, commanditaire et cerveau du groupe terroriste « La Vocation ». DiNozzo et l'agent Teague sont envoyés à Shanghai pour retrouver Budd, mort ou vif.

Luis Mitchell, agent de la DEA, demande l'aide du NCIS pour localiser un Marine qui devait fournir des preuves permettant l'inculpation de Benson Long, un trafiquant de drogue recrutant d'anciens soldats. DiNozzo découvre alors que Mitch est le fils d'un agent du NIS lié au passé de Gibbs…

Un Marine est retrouvé mort dans la ville de Quantico alors qu'il avait sollicité Gibbs sur une enquête quelques heures plus tôt. Pour obtenir des informations sur un couple suspect, McGee et Bishop s'installent dans la maison d'en face en tant que mari et femme…

Leon Vance retourne sur le terrain aux côtés de Gibbs pour un homicide lié à un ancien agent du NCIS, Klugman, qu'il avait mis derrière les barreaux pour vols multiples. Mis en cause par ce dernier, Vance s'implique personnellement dans l'enquête pour sauver son poste de directeur du NCIS…

Dans le cadre d'une enquête sur le meurtre d'un biochimiste de la Navy, Abby se rend dans un laboratoire pharmaceutique lorsque des hommes armés déclenchent le protocole de confinement et menacent de tuer des otages…

Un officier abattu par balle dans un jardin public semble avoir été tué par « le sniper des 3 états », un serial killer activement recherché. Lorsqu'un homme ayant avoué les 6 crimes précédents est arrêté avant ce dernier meurtre, le NCIS comprend qu'il s'agit d'un imitateur. McGee et Delilah, qui participe à cette enquête, doivent apprendre l'art de la compromission avant d'emménager ensemble…

L'enquête sur le meurtre d'un Marine retraité conduit Ducky à avouer à Gibbs son appartenance à un club de détectives amateurs, « le consortium Sherlock Holmes », à qui la victime avait demandé d'innocenter son fils. Condamné à perpétuité pour un meurtre, son fils avait été inculpé après un test ADN effectué par Abby…

Des médecins bénévoles sont attaqués au Soudan du Sud et deux d'entre eux sont portés disparus : un médecin de la Marine ainsi que le mari de Jeanne Benoit, l'ex petite amie de DiNozzo. McGee, Tony et Jeanne se rendent au Soudan, sans Gibbs qui souffre encore des conséquences de son opération…

Libéré du couloir de la mort pour vice de procédure, un jeune Marine demande au NCIS de l'arrêter afin de prouver son innocence dans la mort de son ex petite amie. Bishop surprend son mari avec une collègue des affaires internes et craint qu'il n'ait des problèmes avec la NSA…

La Secrétaire de la Navy confie au NCIS la mission de retrouver le 4e enfant d'une fratrie après la mort de deux d'entre eux dans l'exercice de leurs fonctions et alors que le 3e a besoin d'une greffe. À quelques jours de Thanksgiving, Bishop, réfugiée dans sa famille après l'infidélité de son mari, prend part à l'enquête.

Ducky est agressé par un homme à la recherche de son demi-frère, Nicholas Mallard, que le légiste croyait mort depuis plusieurs décennies. Alors que l'équipe traque le suspect, Ducky replonge dans les derniers moments passés avec ce jeune frère qu'il n'a cessé de rechercher tout au long de sa vie…

Un jet privé ayant décollé de la Nouvelle-Orléans et se dirigeant vers Washington ne répond plus, et pour cause : les 5 passagers sont morts. Après avoir forcé l'avion à atterrir, Gibbs est informé par Pride que le frère d'Abby, Luca Sciuto, était à bord. Ce dernier était cuisinier pour une société développant des technologies militaires…

Alors qu'elle enquête avec ses collègues sur le meurtre d'une femme Marine et la disparition d'une étudiante, Ellie Bishop fait le rapprochement avec un trafic d'êtres humains qu'elle avait contribué à démanteler à l'époque où elle travaillait pour la NSA…

Un ancien Marine meurt dans la chambre de décompression d'un navire de plongée civil. À bord, tandis que les trois autres plongeurs et principaux suspects doivent rester confinés le temps de la décompression, Gibbs se heurte à l'avocat de la compagnie, qui prétexte une mission classifiée…

La fille de la Secrétaire à la Navy Sarah Porter a été kidnappée. Gibbs et ses agents font équipe avec T.C. Fornell du FBI, ainsi que l'agent Valeri Page du NCIS, une vieille connaissance de McGee venue former l'équipe à 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, Gibbs suit la piste d'un indice trouvé par le docteur Cyril Taft, et sollicite pour cela l'aide de Jeanne Benoit et son mari David Woods…

Le NCIS enquête sur une affaire qui semble des plus simples lorsqu'un Marine irréprochable abat, en légitime défense, un homme au lourd passé judiciaire alors qu'il s'attaquait à une automobiliste. Une fois rentrés chez eux, les agents identifient des failles dans le dossier et vont alors partager une nuit blanche pour faire la lumière sur cette enquête…

L'équipe du NCIS enquête sur l'embuscade mortelle d'un groupe de snipers en Irak après qu'un couple d'américains ait été attaqué au même endroit six mois plus tard. Gibbs tente de lier connaissance avec le seul survivant, le sergent Davis, traité pour un SPT au Walter Reed Medical Center afin de découvrir des indices.

Deux femmes - l'épouse et la maîtresse - s'accusent mutuellement du meurtre d'un Marine et le NCIS doit déterminer laquelle ment. Par ailleurs, interpellé dans la rue par une sans-abri croyant qu'il est son père, Anthony DiNozzo, Sr. va se prendre d'affection pour elle et mener l'enquête avec la complicité de Tony pour découvrir qui est vraiment cette femme…

Trois maître-chanteurs ont usurpé l'identité de Tony DiNozzo pour extorquer l'argent de sénateurs, et l'un des arnaqueurs est retrouvé mort. Le NCIS doit identifier le commanditaire de cette opération, qui pourrait bien être lié au côté séducteur de l'agent spécial…

Une gardienne de prison britannique est retrouvée morte dans un container en provenance d'Angleterre. Celle-ci aurait été prise en otage par deux évadés de prison, dont Jacob Scott, un ex espion du MI6 arrêté par le NCIS…

Vance et Fornell poursuivent l'enquête sur l'espion anglais après la mort d'une figure historique du NCIS, et se rendent en Grande Bretagne pour retrouver l'ancienne directrice du MI6, en danger également. Par ailleurs, Gibbs et son équipe sont mobilisés auprès de la famille d'un Marine dont le jeune fils de 14 ans a empêché l'intrusion d'un criminel à leur domicile…

Le NCIS, le FBI et le MI6 continuent de traquer l'espion anglais Jacob Scott. Alors que Fornell est très gravement blessé et que deux anciens agents du NCIS, concernés par l'affaire 14 ans plus tôt, sont menacés, Gibbs et son équipe découvrent que Scott serait également à la recherche de Ziva…

La maison du père de Ziva, où se trouvaient les documents du Mossad permettant d'innocenter Jacob Scott, a été détruite dans une attaque. Alors que le NCIS, le FBI et le MI6 poursuivent la traque du vrai responsable, DiNozzo apprend une nouvelle qui va bouleverser sa vie d'agent spécial…