Deux mois après que Gibbs et McGee aient été vus pour la dernière fois, luttant contre un groupe de rebelles insaisissables dans une jungle du Paraguay, l'équipe du NCIS à Washington cherche sans relâche ses collègues disparus. En outre, Vance et Torres sont convoqués à une audience du Congrès sur les retombées de la mission au Paraguay.

Alors que Gibbs et McGee doivent passer une évaluation psychologique afin de reprendre leurs postes, l'équipe enquête sur une affaire particulière : le corps d'un lieutenant de la Navy disparu il y a un an est retrouvé dans un cimetière par des ouvriers de maintenance.

Alors que Torres est en planque avec l'inspecteur Higgins, ce dernier disparaît mystérieusement sans laisser de traces. L'enquête du NCIS va aboutir sur une ancienne affaire de meurtre non résolue. Ducky de son côté reçoit une offre intéressante de son amie Cadence : il est invité à faire des lectures aux étudiants pour un semestre à l'Université d'Edimbourg. Il finit par accepter et confie les rênes de la salle d'autopsie à Palmer durant son absence.

Un agent du NCIS, Jacqueline Sloane, psychologue-légiste se joint à l'équipe lorsqu'une terrible tempête éclate à Washington, D.C. Durant la panne d'électricité qui sévit sur la ville, un marin est kidnappé. Torres et Bishop partent en mer pour éclaircir les preuves.

L'officier Reeves voit son ami se faire enlever, l'enquête révèle que le suspect a disparu auparavant avec des informations confidentielles. Pendant ce temps, une photo embarrassante de l'adolescence de McGee, devient virale.

Un officier est retrouvé assassiné sur un terrain de golf, et McGee passe des heures sur la radio de la victime à essayer de localiser un témoin clé. Pendant ce temps, Palmer demande à ses collègues de faire un don à un organisme de bienfaisance qui construit des terrains de jeux pour les enfants de tous niveaux, et Torres les surprend par sa générosité.

Un criminel condamné prétend que le NCIS l'a accusé de meurtre il y a une dizaine d'années, alors Gibbs enquête et demande à Ducky de procéder à une nouvelle autopsie. Pendant ce temps, l'agent principal du FBI, Fornell, se joint à l'enquête, puisqu'il était l'enquêteur principal dans l'affaire conjointe du FBI et du NCIS.

Une personne importante du NCIS dans une affaire de corruption et de fraude est trouvée assassinée après qu'un coureur soit conduit à son corps par une voix étrange. En outre, McGee et Delilah sont en désaccord sur le fait de savoir le sexe du bébé ou de garder la surprise.

Alors que la mort d'un agent du MI5 (ami de Sloane) décède lors d'une fusillade, McGee apprend que Delilah va bientôt accoucher. Une prise d'otage à l'hôpital mènera l'équipe du NCIS aux trousses du tueur.

Alors que Torres et Sloane s'occupent de la protection du sénateur américain John Phillips en Afghanistan pendant ses vacances, ils doivent revenir d'urgence aux États-Unis après avoir entendu le fils du sénateur à l'unité des soins intensifs. Gibbs et son équipe enquêtent sur l'altercation qui a causé les blessures mortelles au fils du sénateur.

Torres et Bishop partent en mission sous-couverture en tant que couple de criminel disponible pour être recruter, lors d'une opération d'infiltration du NCIS qui traque une drogue illégale, échappant à tout contrôle de Norfolk.

Après qu'un lieutenant de la Navy, apparemment heureux et couronné de succès semble s'être suicidé, Gibbs et son équipe mènent une enquête approfondie, interrogeant la famille et les amis de son passé et de son présent.

Après que McGee et Torres ont visités la maison d'une lycéenne qui a été témoin d'un délit de fuite, ses parents, Christopher et Julie Bell, fuient avec leur ville, laissant le NCIS dans le pétrin. En outre, la fille de Vance est arrêtée pour vol à l'étalage.

Après que le corps d'un commandant de la Navy disparu est retrouvé, Vance ordonne à Gibbs et son équipe de travailler avec l'ancien agent du FBI Tobias Fornell, l'enquêteur privé engagé pour le localiser. De plus, Bishop et Torres interrogent Albert Hathaway, un conseiller en placement condamné quand la victime est liée à son procès très médiatisé.

Le NCIS passe un marché avec l'assassin Paul Triff, lui donnant une permission de 48 heures à son ancien domicile, maintenant celle de McGee en échange d'informations qui peuvent condamner son ancien camarade de cellule, Gabriel Hicks, l'assassin qui a dupé Gibbs et Fornell.

Gibbs et son équipe travaillent à effacer le nom du Sergent de la marine à la retraite John Ross lorsque du cyanure est trouvé dans l'un des centaines de colis qu'il envoie aux Marines en service actif.

Gibbs et Ducky voient un vieux bâton de guerre à la télévision qui pourrait être l'arme du meurtre disparue d'une affaire de 16 ans.

Le quartier général du NCIS est évacué après que l'équipe découvre un corps et des matériaux explosifs sur le toit de la salle Open Space. En parallèle, l'équipe lit la première version du livre de Ducky.

Gibbs obtient la garde protégée d'une réfugiée orpheline de 10 ans, Elena, lorsqu'une affaire du NCIS révèle qu'elle est la cible d'un gang violent.

Le NCIS cherche un officier marinier soupçonné d'agression qui s'échappe lorsque le shérif qui le transporte s'écrase dans un lac. En outre, Torres travaille en étroite collaboration avec Annie Barth, un témoin clé aveugle qui a entendu des preuves vitales nécessaires pour résoudre le cas.

Sara Carter supplie Gibbs d'enquêter sur le meurtre de sa mère car elle croit que les autorités locales ont condamné le mauvais homme. En outre, Abby reçoit une réservation pour deux personnes dans un restaurant cinq étoiles flambant neuf dans un igloo et doit décider quel collaborateur mérite de l'accompagner.

Il s'agit du dernier épisode de Pauley Perrette, qui interprète Abby Sciuto depuis le début de la série. Le départ d'Abby se fait sur une fin non mortelle pour elle, mais mortelle pour un de ses amis. Pendant l'épisode Abby semble fatiguée de voir tous ses amis héros mourir. Elle décide d'aller en Angleterre pour aider une association !

Un vieil ami de Gibbs est censé être mort dans un accident de bateau alors qu'on découvre que sa femme le trompe depuis deux ans. Alors que Gibbs assiste au service commémoratif pour un ami qui a été perdu en mer, il découvre que le défunt, le capitaine de la Marine Phillip Brooks, s'est caché dans un refuge après que son bateau a été attaqué et qu'il a nagé jusqu'au rivage.

Sloane est catégorique : un homme qui la tenait en otage et la torturait il y a des années en Afghanistan, et qui aurait été tué après son sauvetage, est vivant et à Washington DC, conduisant Vance et Gibbs à craindre qu'elle soit prête à tout risquer pour détruire cet homme.