Le NCIS reçoit des informations sur de possibles menaces terroristes dans le monde. L'équipe doit alors agir au plus vite pour éviter une catastrophe majeure.
Pour les besoins d'une enquête, le NCIS doit collaborer avec la CIA, quand un de leurs ex-espions se retrouve en possession d'informations sur l'enquête.
Torres reçoit des informations d'un indic lui disant que des données secrètes vont bientôt être vendus. Une course contre la montre s'engage pour assurer la sécurité nationale.
Un récit troublant pourrait remettre en question le Noël idéal d'un marine ayant reçu une décoration. Le NCIS doit tout faire pour découvrir la vérité mais le temps presse.
La boulangère fétiche de Parker est victime d'un chantage sur lequel le NCIS enquête, mais des tensions sont présentes au sein de l'équipe quand l'idylle secrète de Torres est révélée.
Pour une mission d'infiltration, un faux mariage est organisé entre deux membres de l'agence. La mission s'avère très complexe car elle touche au milieu de la mafia.
Le NCIS enquête sur un des médecins de Kasie. La situation est d'autant plus compliquée que McGee est interrogé par le Pentagone sur son nouveau livre.
Un lieutenant de la Marine est abattu au cours de l’attaque d’un camion de la banque du sang. Le seul sang volé appartenait à une femme, Lauren Hawthorn, également retrouvée morte. Les agents découvrent qu’elle était enceinte de Fletcher Voss, qu’ils ont rencontré par le passé et qui est désormais à la tête d’une entreprise proposant un programme nutritionnel basé sur l’ADN.
Victoria, la fille de Jimmy, envoie un message à Torres le prévenant qu'elle a découvert beaucoup d'argent non loin de la bibliothèque de la Marine. Le NCIS enquête sur l'affaire.
Sawyer est mêlé à la mort d'un lieutenant de la Marine, issu d'une riche famille. En parallèle, Parker établit un lien troublant entre la mort de sa mère et Lily.
Le NCIS enquête sur un incident survenu lors d'une soirée féminine. Torres, de son côté, doit concilier vie privée et professionnelle, ce qui n'est pas toujours évident.
Le NCIS arrête un tueur en série. Celui-ci avait cependant pour ordre d'assassiner un commandement de la Marine. L'équipe se lance alors dans la traque du véritable commanditaire.
Lorsqu'un trio de vétérans est retrouvé assassiné dans une chambre de motel à Washington, le NCIS traque un suspect qui refuse de parler à qui que ce soit d'autre que Sam Hanna.
La carrière et la crédibilité de McGee sont en jeu lorsqu'il enquête sur le directeur adjoint pour corruption ; Torres et Knight reçoivent des nouvelles surprenantes.
Alors que le NCIS enquête sur un dangereux lien entre le cartel Nexus et l'ennemi de toujours de Parker, la mafieuse Carla Marino, l'équipe découvre un complot de grande envergure impliquant du matériel nucléaire volé. Alors que le temps presse, Parker est contraint de conclure une alliance difficile qui pourrait déterminer le sort de l'opération - et son propre avenir