L'ufficio dei Progetti Speciali (OSP) del NCIS si trasferisce a Los Angeles e vede il ritorno di Callen nella squadra investigativa. Il team si mette subito al lavoro e lotta contro il tempo per risolvere un caso di rapimento.

La squadra affronta il caso dell'omicidio di uno spacciatore di droga. Le cose iniziano a farsi più complicate quando il caso prende una piega personale per uno degli agenti, Sam Hanna: sono infatti coinvolti nell'omicidio alcuni suoi ex colleghi della marina.

La squadra viene chiamata a rintracciare un veicolo militare scomparso nel nulla dopo un'esercitazione, nella quale un marine è stato anche ucciso.

La squadra viene chiamata ad indagare sull’assassinio di un ricco uomo d’affari iracheno; le indagini e gli indizi sembrano supportare l’ipotesi che l’omicida sia lo stesso marine che aveva l’incarico di proteggerlo.

Un cittadino americano ma di discendenza Nordcoreana viene assassinato. Il caso è collegato alla sparizione di un software segreto e di grande valore. La squadra cerca di risolvere il caso e include tra i sospetti anche una vecchia conoscenza di Vance.

Ancora un omicidio da risolvere per la squadra di Los Angeles: gli agenti speciali NCIS devono indagare sulla vita della vittima, un marine ucciso dopo aver partecipato ad una festa. Le cose si rivelano fin da subito più complicate di quello che sembrano.

I due agenti speciali indagano sull’omicidio di una donna russa seguendo una pista che li porterà a diversi indizi e risposte: tra queste ci saranno anche delle importanti rivelazioni sull'aggressione subita da Cullen sei mesi prima.

Mentre Hetty è alle prese con un colloquio a Washington presso il Senato, la morte di un caporale dei marines porta la squadra dei NCIS sulle tracce di alcuni missili anti-carro rubati e ad infiltrarsi tra le fila di un gruppo paramilitare che sembra implicato in entrambi gli eventi.

Il medico legale Abby Sciuto si unisce alla squadra di Los Angeles: serve infatti la massima attenzione per rimettere insieme i tasselli lasciati da un killer in un efferato caso di omicidio e scoprire così la sua identità.

La squadra di investigazione è alle prese con un nuovo delicatissimo caso: l’omicido di un marine preavvisato tramite un telefono cellulare. Si setaccia la zona in lungo e largo e si interrogano gli uomini del reparto EOD (eliminazione degli ordigni esplosivi), ma la soluzione del caso sembra impossibile.

Mentre Sam e Cullen investigano sull’omicidio di un sottoufficiale la cui pista condurrà ad un vecchia conoscenza di Sam, al quartier generale Hetty è molto preoccupata dello stress e dell’eccessivo carico di lavoro a cui è sottoposta la squadra e che potrebbe avere delle nefaste conseguenze in situazioni ad alto rischio.

Il recente omicidio di un detenuto liberato da pochi giorni spinge le forze speciali di Callen a mettere sotto copertura un uomo che ha avuto assidui contatti con la vittima prima della sua uccisione.

Il team riceve un misterioso messaggio in cui si rivela che un agente è in pericolo di vita. La squadra inizia ad indagare e scopre che proprio un componente del team ha le ore contate, ma non sa come aiutarlo.

I cadaveri di due uomini vestiti da marines fanno giungere il team alla scoperta di una delle tossine più mortali mai conosciute dal genere umano. La squadra si mette allora all'opera per recuperare la tossina prima che provochi danni irreparabili.

Mentre è intenta ad aprire una cassetta di sicurezza presso una banca locale, l’agente speciale Kensi Blye rimane coinvolto in una sparatoria. Tre assalitori armati fanno irruzione nell’edificio tenendo in ostaggio tutti i clienti della filiale, e la squadra è chiamata a risolvere la situazione.

La squadra è impegnata ad indagare sulla morte di un capitano di corvetta. Tutto sembra far pensare ad un suicidio, ma indagini più approfondite indicano che in realtà è stato compiuto un omicidio. La squadra si misurerà allora con i misteri che avvolgono il quartiere Chinatown.

Dopo la morte di un marine avvenuta durante una corsa clandestina la squadra del NCIS indaga e, controllando la sua vettura, scopre che non solo è stata manomessa, ma che era anche dotata di un equipaggiamento top secret della Marina.

Le indagini su una sparatoria portano gli agenti di NCIS a trovare un collegamento tra una giovane vittima e suo fratello maggiore. Quest’ultimo è un marine che rischia di essere nel mirino di una gang perchè probabilmente in possesso di informazioni preziose.

Un'operazione sotto copertura vede la squadra NCIS indagare presso una palestra e soprattutto presso nei confronti dei suoi frequentatori. Sam Hanna dovrà allora armarsi di guanti da pugile e entrare nel ring per un combattimento uno contro uno.

L'omicidio di un marine maturato nel mondo dello spettacolo di Hollywood porta gli agenti Hanna e Cullen a dover richiedere l’aiuto di Martin Deeks, un detective della polizia di Los Angeles che conosce bene l'ambiente.

La squadra deve lottare contro il tempo per riuscire a salvare l’Agente Speciale Dominic Vail, rapito e tenuto ostaggio da mesi. Dopo aver scoperto delle nuove informazioni sulla sua presunta locazione, il team si lancia nella missione di recupero.

Gli agenti speciali Hanna e Cullen vengono coinvolti in una caccia all’uomo che ha lo scopo di riacciuffare un detenuto terrorista fuggito durante un trasferimento in incognito curato dall’esercito.

Callen rischia seriamente la vita perché la sua copertura salta, rendendolo un facile bersaglio. Nel frattempo però l'agente cerca in tutti i modi di risolvere il caso, svelando anche alcuni segreti del suo passato.