Torres wird bei einem Undercovereinsatz in einem Drogenkartell enttarnt und gerät dadurch in große Gefahr. Knight muss eingreifen, um ihn aus seiner misslichen Lage zu befreien. Die Agentin entscheidet sich daraufhin, ihren alten Job beim NCIS wieder aufzunehmen. Derweil hofft McGee auf eine Beförderung zum stellvertretenden Director.
Als der Undercover-Agent Diego Barreto tot aufgefunden wird, ermittelt der NCIS in alle Richtungen. Die Polizei findet außerdem schon bald eine zweite Leiche, bei der es sich offenbar um einen Auftragskiller handelt. Derweil bereitet sich Leon Vance auf ein diplomatisches Treffen vor. Dieses droht jedoch zu scheitern, als seine Freundin Lena plötzlich entführt wird…
Als eine Leiche im Keller des Hauses von Lieutenant Bryce Prescott gefunden wird, ermittelt der NCIS wegen Mordes. Wie sich herausstellt, war das Opfer auf der Suche nach einem mysteriösen Schatz. Ist ihm dieses Vorhaben womöglich zum Verhängnis geworden? In der Zwischenzeit muss sich McGee mit seiner verpassten Karrierechance abfinden. Heimlich beginnt er jedoch, seinen Konkurrenten Laroche zu durchleuchten.
Parker trommelt sein Team zusammen, um einen Militärangriff zu vereiteln. Weil Direktor Vance nicht erreichbar ist, müssen sie sich jedoch mit seinem Vertreter Sweeney auseinandersetzen. Dieser scheint eine ganz eigene Strategie zu verfolgen. Währenddessen gehen Jimmy und Jessica einen Schritt aufeinander zu und suchen ein klärendes Gespräch…
Der pensionierte Navy-Captain Thomas Butler leidet an beginnender Demenz. Das NCIS-Team entdeckt, dass Butler früher als Spion für die Sowjets tätig war und eine Geheimakte namens „Laurel“ besitzt. Um zu überprüfen, ob er vertrauliche Informationen ausplaudern könnte, inszeniert der NCIS ein Rollenspiel und lässt die 70er Jahre wieder aufleben. Officer Conrad von der CIA, der früher mit Butler zusammengearbeitet hat und involviert ist, hält dies für eine schlechte Idee.
Als in das Penthouse eines Unternehmerpaares eingebrochen wird, nimmt der NCIS die Fahndung auf. Wie sich herausstellt, wollten die Einbrecher eigentlich Melinda Martin entführen, die zum Tatzeitpunkt jedoch nicht zu Hause war. Kurzerhand wird sie unter Polizeischutz gestellt, doch nur wenig später verschwindet Melinda spurlos. Als auch noch Jessica Knight gekidnappt wird, bringen die Ermittlungen einige Geheimnisse ans Licht.
Ein Mitglied des Navy-Forschungszentrums wird ermordet. Der NCIS nimmt zunächst die Frau des Verstorbenen ins Visier, die offenbar ein Motiv hat. Als diese jedoch entführt wird, nehmen die Ermittlungen eine dramatische Wendung. Können die Agenten den Killer stoppen, bevor er noch weitere Opfer auf dem Gewissen hat?
Ein Navy Lieutenant kommt auf mysteriöse Weise nach einem Autounfall ums Leben. Wie sich herausstellt, wurde sein Wagen manipuliert und ferngesteuert. McGee und Knight gehen der Sache auf den Grund. Dabei gerät die Frau des Toten schnell ins Visier der Ermittler, denn laut Ehevertrag hätte sie ein eindeutiges Motiv, ihren Mann loswerden zu wollen.
Ex-Marine Samuel Cross will die traumatischen Erinnerungen an seinen Afghanistan-Einsatz vor 14 Jahren sowie den Tod seines Bruders in einem Buch verarbeiten. Darin macht er Lieutenant Hastings schwere Vorwürfe. Er soll seinen Bruder auf dem Gewissen haben. Parker und sein Team bekommen den Auftrag, den ehemaligen Kriegsoffizier zu entlasten. Bei ihren Recherchen stoßen sie schließlich auf interessante Hinweise.
Bäckereibesitzerin Eleni sendet einen mysteriösen Hilferuf ans FBI. Die junge Frau wird von einem Drogenboss erpresst und soll Kokain in ihren Backwaren verarbeiten. Als sie plötzlich spurlos verschwindet, nehmen Knight und Torres die Ermittlungen auf. Können sie Eleni befreien und die Erpresser zur Strecke bringen?
Torres ist als Undercoveragent unterwegs, um einen Waffenhändler aus Baltimore zur Strecke zu bringen. Als er Knight in den Fall hineinzieht, geben die beiden vor, ein Paar zu sein. Auf ihrer inszenierten Hochzeit hoffen die beiden, noch tiefer in den Waffenhändlerring einzutauchen. Ein ungebetener Gast sorgt jedoch während der Feier für eine böse Überraschung.
Zwei Studienfreunde von Kasie werden kurz hintereinander ermordet. Als eine ehemalige Dozentin der beiden Opfer ebenfalls ins Visier des Täters gerät, muss das NCIS-Team schnell handeln. Doch die Ermittlungen laufen zunächst schleppend ... Währenddessen sorgt McGee mit seinem neuen Buch für allerhand Missverständnisse im Pentagon.
Das NCIS-Team ermittelt nach dem Überfall auf eine Blutbank. Außerdem wird eine junge Frau ermordet. Der Verdacht fällt daraufhin schnell auf Fletcher Voss. Er soll eine Affäre mit der Toten gehabt und sie geschwängert haben. Als Voss jedoch selbst nach einem Giftanschlag im Krankenhaus landet, müssen die Agenten noch einmal umdenken.
Victoria stößt auf eine Tasche, in der sich eine Menge Geld befindet. Ihrem Vater Jimmy verschweigt sie den Fund, sie verständigt jedoch umgehend das NCIS-Team. Die Ermittler vermuten, dass das Geld die Beute eines berühmt-berüchtigten Bankräubers namens "Saratoga Spectre" sein könnte.
Das NCIS-Team untersucht den Mord an einem Marine. Die Indizien führen zu einer wohlhabenden Familie und bringen eine komplexe Verschwörung ans Licht ...
Petty Officer Jennifer Garcia wird tot in einem Antiquitätenladen aufgefunden. Um den Mord an der jungen Frau zu vertuschen, hat der Täter offenbar ein Feuer gelegt. Dennoch finden die Agenten Hinweise auf ein Fremdverschulden. Knight ist mit Kasie und ihrer Schwester Robin verabredet. Doch die Gedanken an die Ermittlungen lassen sie nicht los. Schließlich machen sich die Frauen auf den Weg zum Tatort, um weitere Beweise zu sichern.
Das NCIS-Team verfolgt die Spuren eines toten Auftragsmörders, der es auf Navy-Offiziere abgesehen hatte. Parker und sein Team wollen die Hintermänner des Killers zur Strecke bringen. Währenddessen stellt McGee weitere Nachforschungen zu LaRoche an, dem er nicht über den Weg traut. Als er in dessen Büro ein mysteriöses Notizbuch findet, macht er eine schreckliche Entdeckung.
Das Team wird zu einem Motelzimmer gerufen, in dem die Leichen dreier Kriegsveteranen liegen. Schnell können die Ermittler einen Verdächtigen in dem Fall ausfindig machen. Letzterer jedoch möchte sich ausschließlich Sam Hanna anvertrauen.
McGee's Karriere und Glaubwürdigkeit stehen auf dem Spiel, als er gegen den stellvertretenden Direktor wegen Korruption ermittelt. Außerdem erhalten Torres und Knight eine überraschende Nachricht.
Während der NCIS eine gefährliche Verbindung zwischen dem Nexus-Kartell und Parker's langjähriger Erzfeindin, der Mafiabossin Carla Marino untersucht, deckt das Team eine riskante Verschwörung auf, in der es um gestohlenes Nuklearmaterial geht. Die Zeit läuft ihnen davon, und Parker wird zu einer heiklen Allianz gezwungen, die das Schicksal der Operation, und seine eigene Zukunft, bestimmen könnte.