Un membro della squadra scompare nel nulla nel bel mezzo di una missione sotto copertura. Il team deve però anche preoccuparsi di un'altra indagine, in collaborazione con il LAPD, che coinvolge traffico di persone, denaro sporco e droga.

Una misteriosa squadra d'assalto prende di mira la polizia uccidendo un agente speciale. Il team NCIS deve allora entrare in azione prima che venga scelto un altro bersaglio, per impedire che possa riaccadere una cosa simile.

Il team NCIS deve entrare in azione quando una videoregistrazione ottenuta attraverso una camera di sorveglianza mostra che è in atto un'imboscata ai danni di un gruppo di marine nel bel mezzo del deserto.

La squadra NCIS deve indagare sulla morte di un marine che faceva parte dei piani alti e probabilmente custodiva segreti molto importanti. L'omicidio è inusuale, visto che il cadavere viene ritrovato senza una mano nel parcheggio di un Rodeo.

L'agente speciale Hanna rimane scioccato dopo la visione di una registrazione che rivela che la figlia di un comandante della marina è stata sepolta viva. Il team NCIS deve allora lottare contro il tempo per salvare la ragazza da una morte certa.

Un centro di reclutamento della marina nella parte sud della città viene attaccato da alcuni uomini che prendono anche degli ostaggi. Callen chiama allora una sua ex partner per scoprire qualche informazione sulla situazione.

Un membro del dipartimento di stato e un chirurgo plastico vengono assassinati da un gruppo di terroristi. La squadra NCIS deve allora mettersi alla ricerca dell'unico testimone degli omicidi per identificare i volti degli assassini, modificati chirurgicamente.

Un ex sergente dell'esercito, famoso per aver catturato criminali di alto profilo, viene ritrovato morto, assassinato. La squadra NCIS si mette allora alla ricerca di un terrorista sospettato dell'omicidio.

Un importante antiquiario viene ritrovato morto. Il team NCIS deve rintracciare il suo assassino ma anche un libro, contenente informazioni top secret, che è sparito dalla scena del crimine. Prima parte di un doppio episodio.

Henrietta e la squadra NCIS continuano la loro ricerca per un misterioso libro. A quanto pare il manoscritto è anche obiettivo di numero agenzie segrete internazionali. Episodio conclusivo di una doppia puntata.

Kensi lavora fianco a fianco con un ex ufficiale della marina americana che soffre di disordine da stress post-traumatico, cercando di scoprire i colpevoli di una colluttazione in cui lui è risultato l'unico sopravvissuto.

La squadra NCIS scopre una tecnologia di rintracciamento sperimentale della marina quando si ritrova ad indagare sul furto di un cadavere dalla stanza delle autopsie. Nel frattempo Callen lancia una sfida molto particolare a Henrietta.

La squadra NCIS si lancia alla ricerca dell'individuo responsabile di aver trafugato dei documenti top secret appartenenti al Pentagono americano. Se il loro codice venisse decriptato e finisse in mani sbagliate ci sarebbero conseguenze atroci.

Sam partecipa ad una missione sotto copertura all'interno di una prigione. Si fingerà infatti un criminale per entrare in una organizzazione terroristica colpevole di una serie di attentati in tutto il mondo.

Callen trova un uomo che sta cercando di entrare nel suo appartamento e riesce a catturarlo. In seguito un ex agente del KGB porta il team NCIS ad un carico di chip per computer falsi in arrivo negli Stati Uniti.

La squadra NCIS cerca di portare alla luce un'operazione illegale che include la corruzione di agenti di polizia e militari. Callen e Sam allora decidono di andare sotto copertura per risolvere il caso, diventando agenti della polizia stradale.

Deeks rimane coinvolto in una sparatoria all'interno di un negozio di alimentari. Il resto della squadra inizia allora ad indagare sull'accaduto per scoprire se il loro collega era effettivamente l'obiettivo dei criminali o meno.

Sam si rimette i panni di una vecchia copertura e si invola verso lo Yemen per provare a rintracciare il leader di un gruppo di terroristi e soprattutto per salvare il figlio di un principe saudita tenuto in ostaggio dalla cella.

La squadra NCIS indaga sulla vita di un noto politico del Venezuela la cui incolumità è in pericolo; il comandante della marina incaricato della sua sicurezza, infatti, è misteriosamente sparito nel nulla.

Kensi affronta una missione sotto copertura diventando un ladro: si va dunque assoldare da un gruppo organizzato per cercare di difendere un prezioso oggetto da un furto da parte della stessa organizzazione.

Un esperto di missilistica e aeronautica viene assassinato. L'operatore tecnologico Eric Beale affronta per la prima volta una missione sotto copertura per assicurarsi che dei documenti segreti riguardanti alcuni missili rimangano tali.

Deeks deve riprendere i panni di un alias che non ama particolarmente per proteggere il suo migliore amico e informatore di fiducia dalla minaccia di un gruppo criminale che sembra averlo preso di mira e volerlo morto.

La squarda NCIS ottiene delle importanti informazioni su un carico di una sostanza tossica che era stata rubata qualche tempo prima. Secondo queste nuove rivelazioni la sostanza potrebbe essere utilizzata per costruire una bomba ad alto potenziale.