Członkowie zespołu prowadzą pościg za niebezpiecznym handlarzem bronią. Bishop zaskakuje drużynę swoimi nowymi umiejętnościami. Gibbs i Marcie zaczynają podejrzewać, że poszukiwany przez nich morderca, wie o ich działaniach.
Agenci Gibbsa otrzymują informację o odnalezieniu samochodu ze śladami krwi. Auto należy do zaginionej porucznik marynarki wojennej. Detektywi w jej mieszkaniu odkrywają kartotekę mężczyzn. Kobieta poszukiwała partnera.
Ginie oficer, który brał udział w tajnej akcji. Agenci NCIS przypadkowo zatrzymują rosyjskiego szpiega. Przeszukują jego samochód i znajdują w nim broń, z której zabito oficera. Śledztwo coraz bardziej się komplikuje.
Zostaje odnalezione ciało kaprala. Był poszukiwany, ponieważ nie zgłosił się na służbę w Iraku. Agenci NCIS odkrywają, że został pochowany, a potem ekshumowany. Okazuje się, że kapral miał dwie narzeczone.
Agenci NCIS odkrywają, że pracującego nad tajnym projektem porucznika Marynarki zabił robot 'Otto'. Niewiele brakuje, by przez tę maszynę zginęła również Abby...
W podmiejskim motelu został znaleziony martwy wysokiej rangi oficer wywiadu marynarki. Na miejscu zbrodni Gibbs dowiaduje się, że lokalne władze już od trzech dni prowadzą dochodzenie w tej sprawie.
Poszukiwany na całym świecie niebezpieczny terrorysta zdobywa najnowocześniejszą broń chemiczną i grozi atakiem na miasta w USA. Agenci NCIS rozpoczynają współpracę z wojskowymi detektywami.
Donald "Ducky" Mallard musi wziąć udział w tajnej misji, która ma powstrzymać proceder sprzedawania broni produkowanej według najnowszej wojskowej technologii. Gibbs organizuje spotkanie Ducky'ego z potencjalnym kupcem.
W niezamieszkanym budynku znaleziono ciało młodego marine. Początkowo agenci NCIS i policjanci sądzą, że zmarł w wyniku nadmiernego spożycia alkoholu. Wkrótce zostaje odnaleziony ślad, który wnosi wiele do śledztwa.
Porucznik marynarki zostaje napromieniowany radioaktywnie. Gibbs dochodzi do wniosku, że ktoś tu dokonał zamachu, żeby sabotować jego działania. Aby rozwiązać tę sprawę, agenci muszą zaprosić do współpracy ekspertów.
Na cmentarzu wojskowym dochodzi do wybuchu. Zostają odnalezione ludzkie szczątki. Gibbs i jego ludzie szukają seryjnego zabójcy. Identyfikują szczątki pięciu osób i próbują ustalić, czy ofiary były ze sobą powiązane.
Mallard ma dokonać sekcji zwłok zamarzniętego funkcjonariusza marines, Liama O'Neilla. Tuż przed autopsją odkrywa, że mężczyzna żyje. Detektywi muszą ustalić, jak doszło do tego, że został uznany za zmarłego.