Dopo aver passato mesi a inseguire il suo obiettivo, Tony si ritrova con il sangue di un agente NCIS tra le mani e in una situazione difficile. Toccherà a Gibbs rimettere insieme i pezzi del puzzle e capire che cosa sia successo veramente.

La squadra NCIS lavora al caso di un giovane Marine americano che, appena tornato dalla guerra, si presenta alla sua festa di 'bentornato a casa' con una grossa ferita di pugnale. Il caso si fa più complicato dopo una scoperta inaspettata da parte della squadra.

McGee deve stare attento a tener separate la sua vita personale e quella lavorativa in un caso spinoso della squadra NCIS che presenta una connessione tra sua nonna e l'omicidio di un comandante della marina americana.

La squadra NCIS si mette alla ricerca di un sicario a pagamento che sembra aver preso di mira un comandante della marina americana. Nel frattempo Abby scopre qualche informazione in più sulla sua famiglia.

Un ufficiale della guardia costiera viene ucciso su una nave cargo. La squadra NCIS inizia la ricerca del killer ma si imbatte invece in una famiglia libanese che cerca rifugio sul suolo americano. Nel frattempo Tony e McGee cercano di trovare la donna perfetta per Gibbs.

Un caso apparentemente tranquillo di morte accidentale diventa improvvisamente un omicidio grazie a un nuovo indizio trovato dalla squadra NCIS. Il tenente della marina trovato morto è infatti stato ucciso con una iperidratazione forzata.

La squadra NCIS cerca di trovare risposte in un caso complicato: i mariti delle ex mogli di Gibbs e Fornell vengono infatti misteriosamente rapiti, ed è possibile che i bersagli siano proprio i due agenti della polizia.

La squadra NCIS scopre delle strane discrepanze tra i resti di DNA durante un'indagine sullo schianto di un aereo militare che stava trasportando rifornimenti.

La squadra NCIS prosegue la ricerca della marine scomparsa. Gibbs e Ziva vanno anche in Afghanistan per cercare di rintracciarla. Nel frattempo Tony si ritrova a rivelare tutte le sue paure più nascoste.

Dopo che Anthony DiNozzo, Sr. viene ritrovato all'interno di una macchina con un cadavere nel bagagliaio e senza alcuna memoria di quanto successo la notte precedente, la squadra NCIS deve indagare per capire se è davvero lui l'assassino.

Un capitano della marina americana viene assassinato in una stanza d'albergo. La squadra NCIS deve rintracciare e proteggere la sua compagna incinta, minacciata da alcuni uomini. Nel frattempo Jimmy porta il suo patrigno a visitare il suo ufficio.

L'investigazione sull'omicidio di un comandante della marina americana porta la squadra NCIS a scoprire di più sul destino di E.J. Barrett, uno degli agenti speciali NCIS.

Una comandante della marina americana viene ritrovata uccisa all'interno di un edificio in fase di costruzione. La squadra NCIS deve andare a caccia del killer, cercando però di stemperare gli animi del marito della donna, anch'egli detective.

Durante la quotidiana colazione mattutina con un caffè, Gibbs si ritrova con la pistola puntata alla tempia: il suo assalitore lo costringerà a fare i conti con le sue decisioni passate e con la sua vita, lavorativa e non.

Un capitano della marina americana viene ritrovato morto. Sotto la divisa aveva uno strano costume, che porta le indagini verso la scoperta di una società segreta di moderni supereroi che cercano di riportare i criminali alla giustizia.

Un addetto alla sicurezza della marina americana viene ritrovato morto, probabilmente suicida. Durante le indagini della squadra NCIS, Gibbs si ritrova faccia a faccia con il Dr. Samantha Ryan, anche lei al lavoro sul caso.

Tutte le informazioni top secret all'interno di un laboratorio di ricerca della marina militare statunitense vengono messe in pericolo dopo l'omicidio di un ufficiale, probabilmente connesso a un traffico d'armi internazionale.

Il Segretario della Marina americana si unisce alla squadra per iniziare delle indagini interne molto delicate: qualcuno ha infatti fatto uscire all'esterno delle informazioni top secret, e il colpevole è probabilmente un dipendente della marina.

Il marito della sorella del direttore Vance diventa il principale sospettato nell'investigazione che segue l'omicidio di un agente della marina. La squadra dovrà quindi cercare di risolvere il caso senza creare pericoli alla reputazione del direttore.

A seguito dell'omicidio di un marine, Tony e Ziva si uniscono al mentore di quest'ultima, che vive in Colombia, per cercare due marine scomparsi. Nel frattempo Jimmy Palmer prende finalmente una decisione su chi sarà il suo testimone di nozze.

Un incendio all'interno di un magazzino porta alla scoperta di alcuni importanti documenti della marina che erano stati rubati. Questi documenti sono top secret e potrebbero risultare un pericolo per la sicurezza nazionale.

Le indagini della squadra NCIS su un incendio a bordo di una nave della marina americana portano al ritrovamento di prove molto interessanti. Nel frattempo, DiNozzo e Ziva vanno in Italia per indagare su un esplosivo trovato all'interno di una nave.

La squadra NCIS cerca di scoprire i segreti dietro a un'arma tecnologicamente avanzata in mano a dei terroristi che hanno come obiettivo la marina americana. Nel frattempo proseguono i festeggiamenti per l'imminente matrimonio di Jimmy Palmer.