La squadra cerca di riprendersi dopo il terribile attentato terroristico della fine della scorsa stagione, avvenuto all'interno del quartier generale della NCIS. Immediatamente parte una vera e propria caccia all'uomo per catturare il colpevole.

Viene ritrovato il cadavere del manager di un edificio della marina, a ben quattro mesi dalla sua scomparsa. La squadra inizia le indagini, ma deve anche fare i conti con delle valutazione psichiatriche portate avanti da uno psicologo.

Ducky deve stare a riposo, ma anche fuori dalla squadra non perde occasione per indagare. In questo caso decide di far riesumare il cadavere di un un comandante della marina per rispolverare un caso insoluto risalente a ben dodici anni prima.

Un elicottero della marina si schianta in mare e un pilota risulta disperso. La squadra NCIS inizia le indagini per comprendere le cause dell'incidente e soprattutto per ritrovare il marine scomparso, per salvare il quale deve lottare contro il tempo.

Un agente della marina viene ucciso all'interno della lussuosa Ferrari di un milionario. La squadra NCIS inizia le indagini e ben presto si scopre che il caso è legato a un uomo in onore del quale i genitori di Gibbs gli hanno dato il nome.

Un tenente della marina americana appena tornato a casa dopo una missione in Medio Oriente viene ritrovato morto, vittima di un attacco brutale. La squadra inizia le indagini e i sospetti si riversano su un amico della vittima.

Gibbs continua a lavorare con il Capitano Wescott per aiutare la squadra a rintracciare un pericoloso terrorista. Nel frattempo, Abby è eccitata all'idea di organizzare il giorno del Ringraziamento insieme agli altri membri della squadra.

La squadra NCIS indaga sul rapimento di una giovane ragazza, con l'aiuto della sua giovane amica che ha assistito al crimine. Procedendo con le indagini, Gibbs chiederà anche aiuto a una sua vecchia conoscenza, una donna dai principi quanto meno discutibili.

Gibbs si unisce all'FBI e all'agente Fornell dopo che quest'ultimo è rimasto vittima di un attentato alla sua vita. Le cose si complicano ulteriormente quando scoprono che Diane Sterling, ex moglie di entrambi, sembra essere collegata al caso.

È arrivato il periodo natalizio e il padre di DiNozzo viene a far visita al figlio, che non sa bene come comportarsi nei suoi confronti. Nel frattempo, la squadra NCIS deve risolvere un caso di omicidio.

La squadra NCIS indaga sul filo che lega la morte di un giornalista a un ufficiale della marina. Nel frattempo, Ziva rimane sorpresa dall'inaspettata visita del padre, che non vedeva da più di due anni.

A seguito di un evento che la tocca molto da vicino, la squadra si riunisce per trovare risposte e soprattutto proteggere i colleghi più vulnerabili che potrebbero ancora essere in pericolo.

La squadra NCIS indaga su un incidente d'auto che ha coinvolto un marine e cerca di far luce sulla vicenda. Il caso fa rievocare vecchi ricordi ad Abby, il cui primo caso nella polizia era molto simile a questo.

La squadra NCIS si mette alla caccia di uno dei più pericolosi cyber-terroristi del mondo. Per farlo, decide di reclutare un esperto hacker, l'unico che potrebbe conoscere la chiave per trovare il criminale.

Ancora in congedo dalla squadra dopo la morte di sua moglie, il direttore Vance scopre degli indizi che lo riguardano molto da vicino e che potrebbero mettere completamente sottosopra la sua vita.

La squadra NCIS si mette all'opera per rintracciare Ducky e Jimmy dopo che i due agenti spariscono nel nulla mentre trasportano un cadavere da una scena del crimine fino ai laboratori della NCIS.

Un criminale in fuga riceve molta attenzione dalla stampa, e il barbiere di Gibbs teme che l'uomo possa avere un legame con suo figlio. Chiede dunque all'agente di indagare sul caso per scagionare il figlio da ogni sospetto.

La moglie di un marine specializzato nel ritrovamento di ordigni esplosivi chiede alla squadra NCIS di indagare sulla recente morte del marito, in Afghanistan. Nel frattempo, il direttore Vance è in cerca di una babysitter.

Una tempesta molto violenta porta la squadra NCIS a bordo della nave USS Borealis, dove tutti diventano sospettati di un crimine che poco ha a che fare con le condizioni meteorologiche. McGee scopre anche che suo padre era a bordo al momento dell'incidente.

Un'agente della marina americana torna a casa e trova il proprio salotto ricoperto di sangue, e nessuna traccia del marito. Si rivolge quindi alla squadra NCIS per risolvere la situazione e riportarlo a casa.

Mentre la squadra NCIS indaga sull'omicidio di un agente Mossad in Virginia, Tony e Ziva partono verso Berlino per trovare il killer del padre di lei.

La squadra si mette alla ricerca di Bodnar, infuriata dopo i recenti eventi. Il tutto contro le indicazioni della Homeland security, che vorrebbe la squadra fuori dal caso.

Un investigatore del Dipartimento della Difesa esamina la risposta della squadra dell'NCIS al caso Bodnar, riguardante l'omicidio del padre di Ziva e della moglie di Vance. Nel frattempo, la squadra lavora a un caso molto delicato.