Au décès d'un officier Commandant de Marine, les agents spéciaux de l'équipe d'intervention de la NCIS -la Naval Criminal Investigate Service-, Leroy Jethro Gibbs, Tony DiNozzo, et Ducky Mallard, se lancent dans l'enquête, ce qui ne semble guère au goût de T.C., l'agent du FBI chargé des investigations au sujet de cette mort suspecte.

Confronté à une affaire de drogue, Stan, un ancien équipier de Gibbs, l'appelle en renfort. Lors d'une escale, le quartier-maître Wilkes est retrouvé dans un état second, dû à une prise régulière de métamphétamines. Interrogé par Gibbs, il jure ne s'être jamais drogué, et paraît sincèrement dépassé par ce qui lui arrive. Un autre cas semblable au sien survient au cours d'un exercice d'appontage. Dans le même temps, Wilkes décède, à priori d'un arrêt cardiaque. L'autopsie de Ducky démontre qu'il s'agit d'un meurtre. Les deux jeunes matelots appartiennent à l'équipe du maître Reyes, que Tony juge rude et exigeant, mais dont les états de service sont irréprochables. En visionnant les bandes vidéo des entraînements, Gibbs et Stan s'aperçoivent que Reyes fournit des gélules à ses hommes. Celui-ci n'en fait d'ailleurs pas mystère, puisque les gélules ne contiennent que de la caféine. Les tests auxquels procède Tony lui donne raison. Pourtant Gibbs flaire une supercherie, et, tout comme ses collaborateurs, il reste convaincu que Reyes drogue ses gars à leur insu.

Alors qu'une femme d'un marine s'apprête à se rendre à l'enterrement de son mari déclaré mort au combat, celle-ci reçoit un appel de celui-ci qui lui annonce être en vie. L'équipe est chargé de vérifier s'il s'agit d'un canular ou si l'homme est toujours en vie...

Les célèbres soirées de Dareen Sptonitz cassent la baraque mais elles crèvent aussi le plafond. C'est en effet du plafond de la boîte de nuit que le cadavre du première classe Chris Gordon est tombé. Le jeune homme était venu se distraire avec ses quatre inséparables amis. Les premiers indices relevés par le NCIS indiquent qu'il a été écrasé avant d'être dissimulé dans sa cachette. En fouillant sa chambre, Gibbs découvre que les enceintes hi-fi servaient de tirelire à quarante mille dollars : le mobile du crime. Contrairement à Kate et Tony qui soupçonnent le supérieur de Gordon, Gibbs préfère se pencher sur le cas de ses quatre camarades...

Le NCIS est en deuil. Cris, un des agents, a été assassiné et éviscéré, à priori par un individu qu'il avait pris en filature. Déterminé à ne pas laisser un tel crime impuni, Gibbs se souvient que Cris avait tenté de l'interpeller sur un dossier ; une ancienne affaire concernant le capitaine de corvette Voss. Décédé dans un accident de voiture, Voss était soupçonné de détournement de fonds. La carte mémoire de l'appareil photo numérique de Cris retrouvée dans son oesophage révèle les photos d'une femme, Amanda Reed, forcément liée à sa mort et à l'affaire Voss..

Alors qu'ils démolissent les maisons d'un quartier inhabité, deux ouvriers découvrent le corps d'une femme. L'équipe du NCIS constate que le cadavre se trouve dans un bunker décoré avec des meubles des années 50 et que la jeune femme, âgée de 22 ans et habillée en mariée, a été séquestrée pendant des mois, attachée à une chaîne par le poignet, avant de mourir asphyxiée. D'après l'analyse du docteur Ducky, il s'agit de l'oeuvre d'un tueur en série, obsédé par la femme parfaite et qui recommencera jusqu'à la trouver ; c'est pourquoi le NCIS se concentre sur la disparition d'une autre femme ayant le même profil que la victime...

3h00 du matin, le capitaine de frégate Mickael Bornan est immolé par le feu en plein sommeil sur son lit d'hôpital. De retour du golf depuis 4 jours, il s'était plaint de douleurs à la poitrine et fut rapidement opéré à coeur ouvert. Selon le docteur Bayers, responsable de l'intervention, le patient a mené la vie dure au personnel du service. Le NCIS conclut à un assassinat. Dinozzo est ravi de retrouver Paula Cassidy, agent en mission avec Bornan sur le Kennedy, qui lui confie les nombreuses inimitiés du capitaine. Notamment avec l'officier Evan Hayers, dont le père avait maintes fois remis en place le jeune Bornan, à l'époque sous ses ordres. Seulement, Hayers, n'affectionnant pas particulièrement l'uniforme, a déserté ses quartiers...

Laura Rowans, femme d'un major détaché en Irak, tire deux balles à bout portant sur Jérémy Davidson qui s'est introduit chez elle pour la violer. Gisant sur son lit d'hôpital, l'intrus explique que c'est un jeu érotique, Laura l'aurait invité à réaliser un fantasme. Mariée depuis 4 ans à un mari absent qui lui a quand même appris à se servir d'une arme à feu, Laura s'ennuie, sans enfant, dans le village militaire de County Co. En perquisitionnant l'appartement de Jérémy, le NCIS découvre une correspondance électronique suggestive établie depuis quatre mois, ainsi qu'une photo de Laura plutôt compromettante. Gibbs tente alors un interrogatoire intimidant de Laura...

Lorsque un quartier-maître reçoit par erreur un colis contenant des yeux humains, destiné à l'agent Horlacher, le NCIS ouvre une enquête. Le paquet fut expédié de Cuidad del Este au Paraguay, une zone transfrontalière à haut risque où l'armée américaine et les services de renseignement du monde entier côtoient des trafiquants en tout genre ainsi que des terroristes. Horlacher, élève au service de renseignements de la Marine, se suicide le lendemain, travesti en femme. Avant d'accomplir son geste, il a contacté son professeur Gayman Purcell, un ancien de la marine, spécialiste de la zone incontrôlable d'Amérique latine...

Durant la semaine de bizutage au campus militaire du Connecticut, le corps du sergent Turner est retrouvé avec la nuque brisée et des contusions superficielles. Après avoir servi en Irak, Turner s'est inscrit à l'université et s'est retrouvé immédiatement être la cible des militants anti-guerre que soupçonne Gibbs. Le lendemain de cet homicide, le corps de Blake, l'unique ami de Turner, est retrouvé assassiné de manière identique. Sitôt, l'équipe du NCIS reçoit des mails cryptés d'un pirate sur le campus dénonçant la cellule rouge, un club secret de paint-ball auquel une dizaine d'étudiants adhèrent.

Un matin, Tony ouvre machinalement une lettre adressée aux agents spéciaux du NCIS, contenant de la poudre grise infectée par la peste. Aussitôt, le service entame une procédure de décontamination et tout l'équipe est mise sous quarantaine. Mais seul Tony réagit positivement aux tests. Le mystérieux expéditeur exige la réouverture d'un dossier classé sans suite : le viol de Sarah Lowel par plusieurs officiers. Le reste de l'équipe a trois jours pour découvrir le responsable et résoudre l'affaire, délai au bout duquel le virus, génétiquement modifié, va tuer Tony.

Alors que le service est sous le choc de la mort brutale de Kate, l'équipe de Gibbs doit impérativement mettre la main sur le responsable, Ari Haswari. Tom Morrow est remplacé à la direction par Jenny Shepard, une ancienne conquête de Gibbs. La traque de l'agent double, Ari, va mettre tous les membres de l'équipe à rude épreuve. D'ailleurs, un agent spécial est détaché du Mossad pour remplacer Kate, Ziva David...

Dans le quartier résidentiel de la Navy, la femme d'un caporal, détaché en Irak, a disparu suite à la diffusion de son meurtre en direct via le site porno qu'elle alimentait. Lorsque le corps d'une autre femme de militaire, esseulée et adepte du même site, est retrouvée la gorge tranchée, les soupçons se portent sur le webmaster. Pour cette enquête, la directrice nomme un assistant circonspect pour seconder Abby, Charles Sterling.

Pistant des marchandises suspectes, Tony et Ziva sont pris dans les feux d'une fusillade sur le port de Norfolk et se réfugient dans un container que les terroristes referment sur eux. Comme leurs GPS sont inefficaces, les deux agents tentent d'être repérés autrement. Gibbs se met à leur recherche avec la collaboration du chef de la sécurité.

En démantelant un trafic de voitures fomenté par un Marines, les hommes de Gibbs tombent sur une tête humaine parfaitement conservée, appartenant au quartier maître Wayne, décédé et incinéré quatre mois auparavant. Le NCIS mène l'enquête du côté des pompes funèbres, dont un employé a disparu...

En jouant sur une mare gelée, deux jeunes garçons découvrent le cadavre d'un homme sous la glace : celui d'un sergent chef, porté déserteur depuis son retour de la guerre en Irak. A la recherche d'indices sur les lieux, le NCIS découvre trois autres cadavres...

En travaillant sur un dossier en cours du NCIS, Abby manque d'être tuée en expertisant une des preuves. Plus tard, il apparaît clairement que cet accident a été mis en scène et que quelqu'un veut la mort d'Abby. Alors, ses coéquipiers listent le nombre de ses potentiels ennemi(e)s en sondant son passé...

Lors d'une enquête sur des terroristes proches d'Al Qaeda, Gibbs est sérieusement blessé dans l'explosion d'une bombe. Après quelques jours de coma, ce dernier se réveille avec une sérieuse perte de mémoire et se croit dix ans en arrière, au sortir de la guerre du Golfe. Son état de santé plonge ses coéquipiers dans l'expectative et compromet l'enquête que Tony reprend.

Le NCIS doit poursuivre son enquête, sans l'aide précieuse de Gibbs qui souffre toujours d'amnésie. Jenny Shepard contacte Muse Watson, l'ancien patron et mentor de Gibbs, qui lui apprend les événements importants de cette dernière décennie, comme l'attaque du 11 septembre 2001. L'enquête du NCIS révèle que Gibbs est le seul à avoir des informations sur la prochaine attaque terroriste ; il doit absolument retrouver la mémoire pour éviter un nouveau drame.

L'évasion de Derrick Paulson oblige Gibbs a revenir temporairement au NCIS. Gibbs et Fornell l'avaient arrêtés auparavant et maintenant il menace Fornell et sa fille. En réouvrant ce dossier, Gibbs et le NCIS découvre que la vengeance n'est pas le seul motif de l'évasion...

Alors qu'il jouait au golf avec son fils, le colonel Frederik Cooper est tué suite à une explosion. Pendant que son fils s'engage dans les marines pour tenter de venger son père, les premières conclusions de l'enquête montreraient qu'il s'agirait d'une attaque terroriste. Gibbs est aidé par une lieutenant qui ne le laisse pas indifférent...

Un équipe travaillant sur un chantier d'une base militaire fait une terrible découverte dans la cheminée. Le corps brulé d'un homme qui n'est autre qu'un tueur en série recherché depuis près de 12 ans. Le NCIS, en collaboration avec le FBI enquête sur ce crime et fait une trouvaille des plus étranges. Pendant ce temps, Jenny Shépard confie une mission en solo à Tony Dinozzo.

Travaillant sur un projet de robot pouvant piloter un véhicule, un lieutenant de la Navy est tué. Au départ de l'enquête, les indices démontrent qu'il s'agirait d'un suicide mais alors qu'Abby tente d'analyser l'ordinateur de bord de la voiture, le véhicule s'en prend à Abby en menaçant sa vie. C'est à ce moment là que Gibbs et son équipe songe alors à un meurtre. Pendant ce temps, Ziva est très préoccupée par le comportement de Tony qui est sans cesse en visite dans un hôpital...

Un marin est retrouvé mort dans un restaurant abandonné. Gibbs et son équipe enquêtent sur l'affaire avec l'aide d'une personnalité de Washington et des agents de police locaux. Au début, les agents pensent à un décés par overdose accidentelle, mais quand ils découvrent une mystérieuse carte, Abby y trouve un sinistre message écrit en lettre de sang faisant comprendre que le marin a été assassiné. Les membres du NCIS interrogent un sans-abri. Un des policiers ressemble beaucoup à Tony de part son caractère, professionnellement et personnellement, et cette alchimie entre eux deux pousse Tony à se confier au policier sur sa relation avec Jeanne dont il est très clairement amoureux. L'affaire amène les agents à se rendre dans un night club...

Les pompiers de la base de Norfolk pénètrent dans une maison et trouvent un oiseau brûlé dans le four. Alors qu'ils sont sur le point de quitter les lieux, ils font une découverte ahurissante. L'équipe de Gibbs enquête. Mc Gee est horrifé lorsqu'il apprend qu'un Quartier Maitre sur lequel il a basé un des personnages de son dernier roman est découvert assassiné. Une personne pense apparemment que tout ce qui est écrit dans le livre de McGee est vrai. Ayant peu d'éléments pour enquêter, l'équipe incite leur écrivain de collègue à découvrir qui aurait pu avoir accès à son manuscrit secret. Tout cela met Abby en danger...

Un intru semble s’être introduit dans la maison de Jen Shepard qui rentre d'un voyage en Europe aux frais de la princesse. De son côté, la Grenouille discute avec Trent Kort de Tony. Quant à Gibbs, il partage quelques moments avec Fornell. L'équipe du NCIS est guère ravie lorsqu'elle apprend qu'elle est choisie pour tester un nouveau détecteur de mensonges de Homeland Security (Sécurité du Territoire) : les secrets de l'équipe se dévoilent, dont le plus important de cette saison. DiNozzo, désarmé, est tenu en otage avec Jeanne par un dealer de drogue sans pitié.

Pour résoudre le meurtre d’un Marine tué sur une base militaire, Gibbs doit collaborer avec le Colonel Hollis Mann, la femme qu’il fréquente. L’affaire devient encore plus personnelle pour le chef du N.C.I.S lorsqu’un des témoins s’avère être Stéphanie Flynn, l’une de ses ex-femmes… De son côté, Abby doit supporter la présence d’un agent avec qui elle va finalement devenir très complice, ce que déplaît fortement à McGee…

Un Marine menace de sauter du haut d’un immeuble avant d’être abattu sous les yeux du NCIS. L’homme, qui travaillait pour les services secrets au Moyen-Orient, était drogué à son insu. Par ailleurs, une rumeur circule sur le possible départ d’Abby, qui aurait accepté un poste dans un laboratoire spécialisé en biomécanique…

Le corps d'un homme est découvert sur le chantier du parking de l'US Navy. Sur place, Gibbs et son équipe relèvent des traces de lutte. Puis Jimmy Palmer repère un passeport étranger, tombé de la poche du défunt, identifié sous le nom de Rick Baxter. Mais le document disparaît, volé par un homme qui tire sur Palmer. L'assistant légiste devient alors un témoin clé de l'enquête et la cible d'un tueur anonyme.

Deux étudiants tombent, lors d'une balade à vélo dans un parc, sur le cadavre d'une femme, qui se révèle être un Officier de la Marine. C'est alors que Gibbs reçoit un appel d'une vieille connaissance avec qui il avait servi autrefois, et qui est devenu depuis Sénateur. L'enquête l'amène alors lui et son équipe dans les locaux du Sénat des Etats-Unis.

Gibbs et son équipe enquêtent sur le meurtre de Rob Brewer, qui a été retrouvé torturé dans son garage. Les empreintes relevées sur les outils qui ont servi à son calvaire mènent les agents sur la piste de Jack Kale, l'ancien chef de section de Brewer. Lors de son interrogatoire, Kale révèle qu'il a été placé sous protection du FBI car il doit témoigner dans un important procès. De plus, Fornell fournit un alibi solide au suspect. Peu de temps après, Kale échappe à la surveillance de ses gardes du corps et se rend chez un autre soldat qui était autrefois sous ses ordres, Michael Strauss. C'est là qu'il est arrêté par Gibbs. Strauss vient d'être à son tour torturé puis assassiné...

L'agent Lee est utilisée comme appât pour intercepter le maître-chanteur qui détient sa fille et qui l'utilise pour avoir des informations militaires. Il s'agit d'un ancien collaborateur de la NSA déjà accusé d'avoir volé des données secrètes. Lors de l'interrogatoire, ce dernier confie au NCIS que sa femme a également été enlevée.

Un première classe, marine depuis quatre mois, est découvert mort, criblé de balles et suspendu par les pieds sur le chantier d'un immeuble. Sur place, l'équipe découvre le numéro de matricule militaire de Gibbs écrit avec du sang sur le sol à côté du corps. De toute évidence, l'agent spécial est personnellement impliqué dans cette affaire, ce qui ne manque pas d'intriguer ses collaborateurs.

Un pistolet est trouvé sous le lit de Noah, 12 ans, fils d'un marine en mission. Après avoir effectué des tests, Abby déclare que l'arme a été utilisée récemment et fait le rapprochement avec une affaire de meurtre non élucidée. Noah affirme qu'il l'a trouvée dans un parc avec ses amis, Zane et Travis. Persuadé qu'il ment, Gibbs obtient des aveux de Zane : le pistolet était posé près d'un cadavre.

Après l'affrontement musclé entre Tony et Michael Rivkin, Gibbs se rend dans l'appartement de Ziva avec McGee. Mais une bombe explose juste avant leur arrivée. Dans les décombres, ils découvrent un ordinateur portable qu'ils confient à Abby. Accompagnée de Gibbs, Tony et Vance, Ziva s'envole pour Tel Aviv et rencontre son père, le puissant chef du Mossad. Celui-ci décide d'interroger lui-même Tony.

En Somalie, DiNozzo, prisonnier, est interrogé par le leader d'une organisation terroriste, Saleem Ulman. Ce dernier, conscient que l'agent du NCIS ne parlera que sous la contrainte, lui administre un sérum de vérité extrêmement puissant. DiNozzo, sous l'effet de la mixture, explique alors qui il est et les raisons de sa présence. A la recherche de sa collègue disparue Ziva, il est venu pour tuer Saleem.

Au cours de leur tournée d'inspection, deux rangers aperçoivent un corps calciné, vêtu d'une combinaison de pilote d'essai. Gibbs et ses adjoints découvrent, éparpillés autour du cadavre, les restes d'un appareil à propulsion individuelle ainsi que le cadavre d'un écureuil. Alors que l'enquête s'oriente vers les fabricants du prototype, Duck ne tarde pas à découvrir que le pilote avait été empoisonné.

Après une soirée très arrosée, Damon Werth, une vieille connaissance du service, se réveille dans une ruelle crasseuse. En essayant de réveiller son compagnon de beuverie, il se rend compte que celui-ci a eu la gorge tranchée. Il sollicite Gibbs afin d'élucider ce meurtre qui semble lié à un trafic de marchandises. Ils conviennent que la meilleure solution pour y parvenir est une mission d'infiltration.

Les fêtes étudiantes se préparent à Annapolis, où se situe l'académie de la marine. Sur la plage, sous un feu de camp géant, est retrouvé un corps calciné. Malgré l'état du cadavre, Duck parvint à identifier la victime. La révélation glace le sang des enquêteurs : il s'agit de leur collègue du NCIS de Los Angeles, Lara Macy. Elle semble liée à un passé qui ne cesse de tourmenter Gibbs.

Au Mexique, où il tente de prévenir ses amis des dangers qui pèsent sur eux, Gibbs est enlevé par les hommes de main du cartel Reynosa. Paloma, qui dirige le cartel, lui annonce qu'elle souhaite se servir de lui en menaçant ceux qui lui sont chers. Il est relâché alors que son équipe est résolue à aller le récupérer sur place. Ziva, elle, annonce qu'elle a réussit les tests nécessaires à sa naturalisation.

Quelques mois après avoir attenté à la vie du père de Gibbs, Pamela Raynosa est de retour aux États-Unis, cette fois pour consolider la distribution de sa marchandise le long de la côte Est. Gibbs est de nouveau la cible de la reine du cartel mexicain qui mène une vendetta contre lui. En plus de son instinct légendaire, l’agent peut compter sur le directeur du NCIS, son équipe et Mike Franks.

Le NCIS questionne une femme qui a volé des informations sur des cartes de crédits. Il s'avère que parmi les numéros de cartes en sa possession, l'un d'eux est répertorié comme appartenant à un homme signalé comme terroriste. Le NCIS découvre alors que cette femme est un agent du Mossad. Gibbs enquête sur la mort de trois passeurs au large de la côte de Floride. Les contrebandiers semblent avoir un rapport avec la présence de cette femme ainsi que d'autres agents du Mossad qui sont aux Etats-Unis pour une conférence. Gibbs découvre que des terrorristes sont en ville pour assassiner le directeur du Mossad, David Eli, le père de Ziva...

Un marine est tué en sauvant la vie d'Andor Gorgova, le Premier ministre d'une république étrangère venu signer un important traité avec un secrétaire d'Etat américain. Gibbs et son équipe sont chargés de protéger la fille de Gorgova, Adriana, qui fait ses études aux Etats-Unis depuis six ans. La jeune femme tombe vite sous le charme de McGee. Mais alors qu'elle est sous sa protection, Adriana se fait enlever.

L'identité du tueur de port-à-port est enfin connue. Il s'agit de Jonas Cobb, un lieutenant qui a été entraîné quelques années auparavant pour participer à une opération secrète. Après avoir enlevé EJ Barrett, sauvée in extremis par Gibbs, il réussit à tendre un guet-apens à Ziva. Toute l'équipe se mobilise pour la retrouver. Parallèlement, Gibbs apprend que EJ a un lien de parenté très étroit avec le secrétaire de la Navy.

The Cooler, un tueur à gages redoutable, est hospitalisé dans un état grave après avoir été renversé par une camionnette. Le détective Danny Sportelli, qui enquêtait sur lui, découvre qu'il s'apprêtait à éliminer un lieutenant de la marine, Geoffrey Brett. L'affaire est alors confiée au NCIS. Ziva est chargée d'escorter Brett vingt-quatre heures sur vingt-quatre. Parallèlement, Abby fait une découverte bouleversante...

Le soir de Noël, l'équipe est sur le pont pour enquêter sur le meurtre d'un capitaine de la Navy. Celui-ci protégeait une de ses amies et collègues, Emma Reynolds, une femme enceinte, en fin de grossesse, menacée par des mercenaires russes. Ces derniers veulent lui prendre son enfant car il est l'unique héritier d'un terrain très convoité en Afghanistan. Dans le même temps, Palmer fait visiter le NCIS à Ed, son futur beau-père.

Gibbs et son équipe enquêtent sur la mort d'un réserviste de la marine, retrouvé pendu à son domicile. La piste du suicide est rapidement écartée lorsque le légiste découvre qu'on lui a tiré dessus. Son médecin, le docteur Cranston, révèle à l'équipe que le défunt était en instance de divorce mais qu'il n'était en aucun cas dépressif. Dans cette enquête, Gibbs doit collaborer avec Samantha Ryan, de la division de psychologie des opérations spéciales.

Un nouvel incendie survenu sur un navire de la Marine et qui a fait plusieurs victimes confirme une faille dans le système de sécurité des installations de la Navy américaine dans le monde entier.Toute l'équipe est en alerte pour trouver quel pays ou quelle organisation terroriste est responsable de ces attaques. Ziva et DiNozzo rejoignent l'agent Burley en Italie où un explosif a été détecté sur un navire américain.

Le corps de Margaret Watkins, membre du NCIS, disparue depuis l'attentat, est retrouvé dans une voiture, au fond de l'eau. Tout le monde est sous le choc car la victime était très appréciée. Lorsque l'autopsie révèle qu'elle a été tuée, toute l'équipe se mobilise pour trouver son assassin. Dans le même temps, les agents doivent subir une évaluation psychologique de la part du docteur Miles Wolf.

Un homme et son fils trouvent une oreille humaine au cours d'une partie de pêche. Appelés sur place, les policiers trouvent un corps au fond du lac, vêtu d'une veste miliaire dont les poches sont remplies de cailloux. Rapidement, Gibbs découvre qu’il ne s'agit pas d'un soldat mais d'un journaliste chargé de reportages non-officiels sur les membres du gouvernement. Il avait récemment réalisé des photos sur la contrebande d'opium dans les bases militaires.

Deux hommes d'un certain âge signalent une voiture accidentée au bord de la route dont les deux passagers, parmi lesquels se trouve un marine, sont décédés. Donald est persuadé qu'il s'agit d'un double meurtre. Plusieurs détails de l'affaire rappellent à Abby une enquête qu'elle avait faite alors qu'elle n'était encore qu'une enfant pour retrouver une fillette qui avait perdu son ours en peluche au cours d'un accident.

Vance reçoit la visite de Richard Parsons, un avocat indépendant diligenté par la Sécurité intérieure, qui souhaite se pencher sur le double assassinat de Jackie et Eli David. Il décide alors de suivre l'équipe qui enquête sur un quartier-maître, faisant l'objet d'une surveillance suspecte. Sa présence intrusive devient vite pesante pour les agents, notamment Ziva qui est troublée par ses questions d'ordre personnel.

Les agents du NCIS enquêtent sur une explosion survenue dans l'appartement de Terence Keith, un sous-lieutenant de la Marine, et qui a coûté la vie au gérant de l'immeuble. Le soldat, âgé de 26 ans, est en permission pour deux semaines et semble avoir disparu. Abby découvre bientôt son empreinte sur le mécanisme de la bombe. Dans le même temps, McGee égare son badge et sa plaque mais préfère les dissimuler à Gibbs.

Au cours d'une réunion de travail, le NCIS découvre que la secrétaire à la Navy a un stylo dans lequel a été dissimulé un mouchard. Ellie Bishop, analyste à la NSA, avait imaginé une menace similaire dans un rapport écrit deux ans plus tôt. Gibbs pense que les pirates suivent la méthode de la jeune femme et lui demande donc de collaborer à l'enquête. Son style très personnel sème le trouble au sein de l'équipe.

Le meurtre d'un officier portuaire trahit la localisation possible de Benham Parsa, alors que l'équipe poursuit sa chasse à l'homme. Rapidement, Ellie Bishop révèle à Gibbs qu'elle poursuit le terroriste depuis plusieurs années dans le cadre d'une mission que lui avait confié son ancien patron au NSA et qu'elle a passé un contrat moral avec lui.

Un photographe de la Marine disparaît alors qu'il devait témoigner devant la cour martiale. L'équipe du NCIS enquête sur l'assassinat dont il a été témoin en Afghanistan ainsi que sur son dernier reportage sur les anciens combattants sans-abri dans Washington et ses environs. Au domicile du photographe, DiNozzo et Bishop trouvent une lettre de menace ainsi qu'une seringue contenant de l'héroïne.

Une ancienne infirmière de la Marine, Anna Dillon, donne les premiers secours aux victimes d'un accident. Malheureusement, l'une des victimes décède et Anna est emprisonnée pour avoir prodiquer des soins sans autorisation, et donc être possiblement responsable de la mort de cet officier de la Marine.

Une jeune femme militaire, prodige de l'informatique, est tuée dans sa voiture. Avec l'aide de l'agent Dorneguet, l'équipe de Gibbs découvre que la victime avait espionné sans autorisation les activités d'un homme d'affaire. Celui-ci est actuellement surveillé par la NSA. Bishop et son mari se disputent au sujet de ce cas épineux...

Vance retourne sur le terrain, enquêtant sur un homicide relié à un ancien agent du NCIS. Il demande de l'aide à Gibbs.