L'agent spécial Alden Parker est toujours en fuite avec son ex-femme pour échapper à la vendetta personnelle contre lui. Jane Tenant et Ernie Malik d’Hawaï sont à Washington pour un exercice militaire mondial et ils en profitent pour aider l'équipe dans leur traque de The Raven.

McGee voit sa vie professionnelle et personnelle se rejoindre quand un parent d'élève de l'école de ses enfants, est lié à une effraction dans un bunker d'armement du gouvernement.

Un cadavre est découvert dans un ancien cimetière que l'on considère hanté, l'équipe essaie alors de déterminer la symbolique du crime. Torres, quant à lui continue sa thérapie avec le docteur Grace et il découvre qu'ils courent tous deux un grave danger.

Le passé de l'agent Knight refait subitement surface quand son ex-petit ami, un agent du National Parks Service fait équipe avec le NCIS lorsqu'un meurtre est commis dans un camping.

Malgré une violente intrusion à son domicile, où il a abattu l’un des agresseurs, Vance maintient un déplacement à Berlin pour une conférence Interpol. Accompagné de Parker, il retrouve Lena Paulsen, un agent du renseignement allemand avec qui il a travaillé dans le passé. Alors que l’équipe identifie que les agresseurs de Vance sont originaires d’Europe de l’Est, Lena Paulsen est attaquée à son tour...

Quand un agent du NCIS est retrouvé mort et que Kasie est portée disparue, l'équipe doit rapidement trouver le tueur.

Félix Lassiter accuse sa femme Tara Flynn, secrétaire de la Navy, d'avoir tenté de le tuer à trois reprises. Personne ne le prend au sérieux jusqu'à ce qu'il soit victime d'un empoisonnement avec un neurotoxique militaire.

Alors que le pays tout entier s'apprête à fêter Thanksgiving, les agents du NCIS assurent la sécurité d'une course caritative présidée par l'amirale Stock. Soudainement, le char sur lequel se tient l'amirale explose.

Le NCIS enquête sur la mort d'un étudiant, aperçu avec un comportement étrange avant d'être percuté par une voiture. L'enquête se complique lorsqu'un lien est établi avec la femme de McGee, Delilah, qui lui donnait des cours de cryptographie.

Les membres d'équipe du NCIS de Hawa'i, Los Angeles et Washington sont tous réunis à DC pour enquêter sur le suicide apparemment accidentel d'un professeur dont il devait fêter le départ à la retraite. 1er épisode d'un crossover en 3 parties NCIS - 20.10 : L'affaire Dale Harding NCIS : Hawai'i - 2.10 : Traque à Hawaï NCIS : Los Angeles - 14.10 : Vivre et mourir à Los Angeles

En enquêtant sur le meurtre d'une enseigne de la Navy, Parker découvre qu'il est victime d'un vol d'identité. Knight et Palmer, eux, font face à leurs premiers obstacles depuis le début de leur relation.

Un vieil ami de Torres vient le voir ensanglanté pour obtenir des conseils sur une opération d'infiltration du FBI. Il disparait peu après et toute l'équipe du NCIS aide Torres à le retrouver. McGee, de son côté, s'entraine dans l'objectif de participer prochainement à un jeu télévisé populaire.

Pour se préparer à un rôle, une actrice de renommée internationale suit les agents du NCIS quand ces derniers enquêtent sur une sordide affaire de décapitation.

Parker peine avec ses émotions lorsqu'un arnaqueur de son passé refait surface en tant que suspect de meurtre.

Le NCIS enquête sur la mort d'un quartier maître inscrit sur un site pour des relations entre jeunes et seniors. Parker profite du fait que son père soit chez lui pour qu'il aide l'équipe à mener une "mission d'infiltration" dans le cadre de l'enquête au sein d'une maison de retraite où la victime était active.

L'équipe du NCIS se met en branle pour enquêter sur le responsable d'une potentielle attaque bio-terroriste dans le parking d'un centre commercial. De plus, le père de Knight doit faire face à un problème de santé pendant son séjour au Japon.

Le NCIS enquête sur le meurtre d'un officier de la marine, qui aurait été assassiné pour avoir aidé un réfugié afghan. Aussi, Jimmy doit gérer le début de l'adolescence de sa fille quand un problème se pose à lui.

Le NCIS enquête sur une lieutenant de la marine accusée d'avoir tenté d'assassiner son mari mais qui ne se souvient plus de rien. Kasie, essaie de réaliser ses projets après avoir appris qu'un membre de sa famille est atteint d'une maladie.

L'agent Knight devient populaire sur les réseaux sociaux après avoir sauvé une mère et ses enfants d'un accident qui aurait pu leur être fatal.

L'équipe du NCIS travaille sur le meurtre de la fille d'un sénateur ayant une réputation de rebelle et beaucoup de followers sur le net. Jimmy devient compétitif avec un ancien rival de l'université.

Lorsqu'un meurtre suspect a lieu dans la section top secrète des archives nationales, le NCIS doit enquêter sur une série de rencontres d'espions russes qui portaient être liée au meurtre.

Torres se retrouve en prison pour une mission d'infiltration, alors que l'équipe doit déjouer une menace terroriste qui s’annonce dévastatrice.