Dévasté par la mort de son père, Parker poursuit sans répit la cheffe de la mafia Carla Marino afin de se venger, mettant l’équipe et sa personne en danger.
La quête de vengeance de Parker pour le meurtre de son père pourrait avoir des conséquences mortelles, tandis que sa sœur, la vice-amirale Harriet Parker, est confrontée à un choix impossible.
Lorsque la mort d'un sous-officier est liée à une enquête pour chantage, l'équipe est contrainte de collaborer avec l'agent spécial Sawyer sur cette affaire, qui prend une tournure terrifiante pour Torres. Pendant ce temps, Knight se voit offrir l'opportunité de s'entraîner avec l'élite du NCIS.
L'évasion d'un détenu à qui il ne restait plus que trois semaines à purger oblige l'équipe à rouvrir l'affaire du meurtre d'un officier de marine, initialement enquêtée par Gibbs et Franks dans les années 90 et à faire appel à l'aide de l'agente spéciale à la retraite Vera Strickland. De plus, l'équipe a des opinions divergentes sur le contenu d'une capsule temporelle spéciale de la marine. Crossover avec NCIS: Origins S02E05
Lorsque McGee est kidnappé alors qu'il fait la promotion de son dernier livre dans la série policière Deep Six, l'équipe enquête sur son "fan n° 1" autoproclamé et sur un lien potentiel avec une affaire de meurtre impliquant des documents classifiés volés.
Un adolescent kidnappé mène l'équipe jusqu'à un Navy SEAL qui a survécu à sa captivité par les talibans mais qui aurait commis un meurtre après son retour chez lui. De plus, Jimmy partage enfin avec son patron ses découvertes sur la mort mystérieuse de la mère de Parker.
Lorsqu'un homme est abattu par les services secrets devant la résidence officielle du vice-président, le NCIS est aidé dans son enquête par un nouveau membre de l'équipe : un chatbot d'intelligence artificielle en phase de test bêta par le ministère de la Justice.
McGee et Torres tentent de retrouver un camion volé rempli de jouets destinés à la collecte annuelle de Noël de la marine, tandis que la vérité sur la mère de Parker est enfin révélée. Par ailleurs, Knight se voit confier sa première mission NCIS : Elite, qui consiste à retrouver un ancien membre de l'équipe.
Lors de sa première mission au sein du NCIS : Elite, Knight reçoit l'ordre de traquer et d'arrêter Eleanor Bishop après que l'ancienne membre du NCIS ait été désignée comme cyberterroriste recherchée. Ayant besoin de quelqu'un en qui elle peut avoir confiance, Bishop se tourne vers Torres et ils se retrouvent face à face pour la première fois depuis son départ précipité il y a près de cinq ans.