Nick Torres et Jessica Knight quittent Washington pour Hawaï avec Jane et Ernie afin de poursuivre la piste du terroriste Maxwell, qui a piégé Alden Parker. De nouvelles découvertes sur le passé de leur cible les amènent à tenter de déjouer un projet d'attentat visant le Rimpac, l'exercice maritime des forces alliées organisé sur l'île d'Oahu.

Le NCIS plonge dans le monde illégal des courses de voitures après la découverte du corps d'un sergent de la Marine dans une décharge. Par ailleurs, Tennant s'inquiète à propos d'Alex qui semble lui cacher quelque chose, et Whistler est anxieuse à l'idée de présenter Lucy à ses collègues.

Appelée sur les lieux d'un accident mortel, Tennant et son équipe découvrent que l'officier impliqué se révèle être un imposteur. Pour les besoins de l'enquête, Whistler infiltre une agence de personnel de ménage qui pourrait cacher des activités criminelles.

Un membre de la Navy est retrouvé mort sur un terrain sacré, dédié au dieu de la guerre, où le NCIS découvre cinq autres corps. L'équipe fait appel à l'agent spécial Neil Pike pour l'aider à arrêter un potentiel tueur en série sur l'île. Par ailleurs, Jane fait la connaissance de la nouvelle petite-amie de son fils Alex.

L'enquête du NCIS sur la mort d'un Marine, tombé des gradins après un match de football américain, confronte l'équipe à une organisation criminelle locale sans pitié.

Lorsqu'un caporal trouve la mort sur une plage après avoir été exposé à du fentanyl, le NCIS doit trouver l'origine de la drogue. Ils remontent la piste jusqu'à un avion immergé, qui semblait servir à passer la drogue. Un corps git ans le cockpit.

En l'absence de son beau-père, en mission dans un sous-marin, le jeune Théo vient signaler au NCIS la disparition inquiétante de sa mère. Leur enquête conduit les agents jusqu'à un chasseur de prime accrédité.

Quand un officier de la Marine est assassiné en travaillant de nuit dans un théâtre communautaire, l'équipe du NCIS fait appel à un visage familier pour l'aider à retrouver un tueur international impitoyable. De plus, Kai fait appel à Whistler pour ouvrir une enquête sur un vieil ami devenu criminel.

Quand le Commandant Chase est enlevée chez elle par un Ranger de l'armée accusé de meurtre, l'équipe du NCIS doit réagir rapidement pour la retrouver ainsi que le suspect.

L’enquête conjointe des trois bureaux du NCIS conduit les agents à Hawaï, où leur ancien instructeur avait prévu de se rendre, pour traquer leur suspect : Simon Williams. Kidnappés à Washington et transportés à Hawaï, Tennant, Palmer et Hanna sont aux prises avec un agent de la CIA, Melina Devlin, en quête de réponses sur leur suspect... 2ème volet d'un crossover en trois parties avec NCIS et NCIS : Los Angeles.

L'agent spécial Pike est pris en embuscade dans une fusillade alors qu'il travaillait sous couverture avec une famille criminelle japonaise locale. Le NCIS et le FBI vont enquêter et découvrir une guerre de clans. Par ailleurs, Kai doit accepter que son père fasse l’objet d’une enquête fédérale pour avoir accepté de l’argent sale de son ami d’enfance.

Un tuyau anonyme envoie le NCIS et la police sur une opération de démantèlement d’un laboratoire de métamphétamine qui explose alors que les équipes sont sur place. Kai, qui avait repéré la bombe et fait évacuer les lieux, s’avère être la cible de cette attaque en lien avec l’ami d’enfance de son père, Wally. Par ailleurs, Lucy mène sa première enquête à bord d’un porte-avions.

Lorsque les meurtres d’un capitaine de la Navy et de sa femme font écho à une ancienne affaire résolue, le NCIS doit déterminer s’il s’agit d’un tueur imitateur. L’équipe reprend contact avec l’ancien agent en charge de l’enquête, Jim Carter, qui n’apprécie pas Tennant et lui reproche de l’avoir renvoyé…

Charlie 1, collaborateur de l’ombre du NCIS, sort accidentellement de sa cachette et met sa famille en danger. Le NCIS va l’aider à enquêter sur ceux qui essaient de s'en prendre à lui. Lucy rentre de sa mission à Hawaï un jour plus tôt pour surprendre ses amis.

Le NCIS enquête sur une série de vols mineurs au sein de la Marine et découvre que leur suspect est le fils d’un capitaine de corvette, qui va être attaqué à son tour. Whistler se débat avec un informateur peu coopératif et Alex évalue ses options universitaires...

Le capitaine Milius retourne à Hawai'i alors que l'équipe du NCIS s'efforce d'attraper une cible dangereuse et de grande valeur du gouvernement américain avec l'aide d'un informateur qu'ils n'ont jamais rencontré. De plus, Tennant et Daniel s'occupent de l'acceptation d'Alex à l'Académie navale.

Lorsque Tennant interroge un suspect lors de son transfert en hélicoptère et que l'hélicoptère s'écrase, elle doit utiliser ses compétences pour se sauver et sauver les autres passagers.

Après la mort mystérieuse d'un astronaute dans une simulation très sensible de Mars, l'équipe du NCIS doit envoyer Ernie dans l'habitat pour enquêter seul.

Lorsque Lucy reçoit un étrange appel de garde de nuit d'un homme admettant un meurtre, l'équipe du NCIS entreprend de le retrouver.

La découverte d'un ancien agent du MI6 décédé révèle des secrets du passé de Tennant, la forçant à se donner beaucoup de mal pour retrouver la partie responsable.

Lorsqu'un personnage du passé de la CIA de Tennant réapparaît, l'équipe du NCIS cherche l'aide de l'endroit le plus improbable pour attraper un tueur qui menace de détruire tout ce que Tennant a construit.