Tras el impactante final de la temporada 19, con el agente especial Alden Parker todavía huyendo con su ex mujer Vivian, el equipo investiga quién de su pasado podría tener una venganza personal contra él con la esperanza de limpiar el nombre de Parker. Con la ayuda de la agente especial Jane Tennant y el especialista en informática Ernie Malick, que se encuentran en la ciudad para reunirse con el director Leon Vance en la preparación de un ejercicio militar mundial, el grupo sigue la pista de su principal sospechoso, el Cuervo. El crossover continúa en NCIS: Hawai'i S02E01 El dilema del prisionero (II).

La vida personal y profesional de McGee se entrecruzan cuando a un padre de la escuela de sus hijos se le vincula con el robo en un búnker de almacenamiento del gobierno.

Cuando se encuentra un cadáver en un antiguo cementerio que se cree que está maldito, el equipo intenta determinar el motivo y el simbolismo que hay detrás del crimen. Además, mientras Torres continúa la terapia con la Dra. Grace, descubre que sus vidas están en peligro.

El pasado de la agente Knight resurge cuando su ex novio, un agente del Servicio Nacional de Parques, se une al NCIS para investigar un asesinato en un camping.

El agente Parker interviene para proteger al director Vance tras un aterrador allanamiento de morada. Además, el equipo detecta avances en el floreciente romance de Jessica y Jimmy.

Cuando un agente del NCIS aparece muerto y Kasie está en paradero desconocido, el equipo debe trabajar rápidamente para encontrar al asesino.

El NCIS debe investigar a la Secretaria de Marina cuando su marido afirma que intentó asesinarle.

Después de que un tirador desconocido provoca el caos en un 5K anual de Acción de Gracias, el tiempo es esencial para el equipo del NCIS para encontrar al culpable. Además, Kasie se une a Knight para el almuerzo de Acción de Gracias en la casa de la hermana de Knight.

NCIS investiga la muerte de un estudiante universitario que murió mientras cruzaba la calle corriendo y tenía conexiones con la esposa de McGee, Delilah.

Agentes del NCIS de Washington, D.C., Los Ángeles y Hawai, todos en D.C. para asistir a la fiesta de jubilación de un querido profesor del Federal Law Enforcement Training Center (FLETC), se encuentran investigando conjuntamente su impactante suicidio. El crossover continúa en NCIS Hawai'i S02E10 Ultrafalso (II) y NCIS Los Angeles S14E10 Se veía venir (III).

Parker descubre que es víctima de un robo de identidad mientras investiga el insólito asesinato de un alférez de la Marina. Knight y Jimmy se enfrentan a obstáculos en su relación a medida que su conexión se intensifica.

Cuando un viejo amigo de Torres acude a él, despeinado y ensangrentado para que le guíe en medio de una operación encubierta del FBI y luego desaparece, el NCIS ayuda a localizarlo. Además, McGee se prepara para ser concursante en un popular programa de juegos.

Como preparación para un papel, una actriz de fama mundial sigue de cerca al equipo del NCIS mientras investigan un caso de decapitación.

Parker se enfrenta a sus emociones cuando un estafador de su pasado aparece como principal sospechoso del asesinato de un oficial de la marina que transportaba opiáceos por valor de millones de dólares.

El NCIS investiga la muerte de un conductor de coche compartido (VTC) que fue encontrado tras un accidente de tráfico. Además, el padre de Parker, que vive temporalmente con él, ayuda al equipo en su investigación.

El equipo del NCIS se pone en marcha para investigar quién es el responsable de un posible ataque bioterrorista en un aparcamiento de un centro comercial. El padre de Knight se enfrenta a un problema de salud durante su estancia en Japón.

NCIS trabaja para resolver el asesinato de un soldado de la Marina que parece haber sido asesinado por ayudar a un refugiado afgano. Además, Jimmy navega la presión de la crianza de su hija adolescente, que está ansioso por salir en una fecha de grupo sin supervisión.

El equipo profundiza en la investigación de una teniente de la Marina acusada de intentar asesinar a su marido, pero que no recuerda el ataque.

El agente Knight se hace viral tras salvar a una madre y a su hijo de un accidente de coche mortal.

El equipo trabaja para resolver el asesinato de la hija de un senador, la cual tenía una complicada reputación y miles de seguidores en internet.

Cuando se produce un sospechoso asesinato en la sección clasificada del Archivo Nacional, el NCIS debe investigar una serie de encuentros con espías rusos que pueden estar relacionados con el crimen. Además, Jimmy hace accidentalmente una confesión que podría cambiar el curso de su relación con Knight.

El agente Torres se encuentra en prisión mientras el equipo intenta detener un inminente ataque terrorista en suelo estadounidense.