W tajnym biurze NCIS w Los Angeles pracują agenci o wyjątkowych talentach. Są wśród nich: Callen (którego talent do pracy jako tajniak jest legendarny), Sam Hanna (były członek elitarnej jednostki SEAL, ekspert w sprawach dotyczących Bliskiego Wschodu, płynnie mówiący po arabsku), Nate (psycholog) oraz Kensi (agentka śledcza). Razem pracują nad sprawami, w które w jakiś sposób są zaangażowani - lub zamieszani - członkowie Marynarki USA.
W Waszyngtonie z okazji przejścia na emeryturę byłego profesora, agenci NCIS zostają zmuszeni do zbadania samobójstwa profesora. Każdy z członków dowiaduje się, że zabójca chce zabić każdego z nich.
Zespół NCIS musi szybko odnaleźć Kensi i Fatimę po tym, jak zostają porwane i odurzone narkotykami podczas poszukiwań zaginionego porucznika marynarki wojennej, o którym dowiadują się, że ma powiązania z niebezpieczną islamską milicją.
Tajemnicza kobieta atakuje założyciela firmy zajmującej się sztuczną inteligencją. Zespół musi ją zidentyfikować, zanim dojdzie do kolejnego poważnego globalnego konfliktu. Była żona Kilbride'a, Elizabeth, przychodzi do niego, by poprosić go o ponowne nawiązanie kontaktu z ich synem.
Kiedy bosman zostaje znaleziony martwy z pozornym listem pożegnalnym, zespół NCIS musi zbadać tajemnicę jego śmierci. Ponadto Callen i Anna rozpoczynają planowanie ślubu, a Sam rozmawia szczerze ze swoją córką.
Kiedy NCIS otrzymuje wiadomość, Fatima i Devin pracują razem, aby rozwiązać sprawę. Kilbride planuje odwiedzić syna, a Callen zadaje Samowi ważne pytanie.
NCIS OSP ma za zadanie pomóc wydziałowi zabójstw NCIS w sprawie z 2003 roku i zaginionego bosmana marynarki wojennej. Kilbride i jego syn, Alex, starają się odbudować swoje relacje.
Zespół NCIS musi przeprowadzić dochodzenie, gdy rezerwista marynarki wojennej zostaje zasztyletowany, a jego laboratorium pełne pestycydów i owadów zostaje splądrowane. Kilbride oferuje Samowi tymczasowe stanowisko kierownika operacyjnego.
Kiedy cztery osoby, w tym oficer CIA, zostają zastrzelone w biały dzień, zespół NCIS podejrzewa, że ataki mają coś wspólnego z DRONĄ. Ponadto Pembrook spotyka się z Callenem i dzieli się planami na przyszłość.
Po zaginięciu agenta ATF biuro zwraca się o pomoc do zespołu NCIS w celu zbadania skradzionej broni wojskowej i zlokalizowania agenta. Callen i Anna nadal planują swój ślub, a siostra Rountree zdaje na studia medyczne.