L'identité du tueur de port-à-port est enfin connue. Il s'agit de Jonas Cobb, un lieutenant qui a été entraîné quelques années auparavant pour participer à une opération secrète. Après avoir enlevé EJ Barrett, sauvée in extremis par Gibbs, il réussit à tendre un guet-apens à Ziva. Toute l'équipe se mobilise pour la retrouver. Parallèlement, Gibbs apprend que EJ a un lien de parenté très étroit avec le secrétaire de la Navy.

Blessé et partiellement amnésique, DiNozzo est hospitalisé. Rachel Cranston l'aide à recouvrer la mémoire. L'agent se rappelle bientôt que, quelques mois plus tôt, Clayton Jarvis a fait appel à lui pour une mission secrète dont étaient exclus ses partenaires, y compris Gibbs. Au cours de cette opération, il avait été en contact avec l'agent EJ, activement recherchée après qu'elle a subtilisé une puce dissimulée sous la peau d'un défunt.

L'équipe enquête sur l'assassinat d'un officier des gardes-côtes. Le drame s'est produit sur un cargo que la victime inspectait. Avec l'aide d'Abigail Borin, Gibbs recherche le meurtrier et découvre des clandestins à bord. Il s'agit d'une famille de Libanais qui demande l'asile politique aux Etats-Unis. Ziva éprouve beaucoup de compassion pour la mère Mariam Bawali, qui semble prête à tout pour protéger les siens.

Un avion militaire, qui transportait les corps de six Marines, tués sur le théâtre des opérations en Afghanistan, s'écrase. Seul un membre d'équipage survit au crash. Les premières constatations font penser à un accident. Le lieutenant Burke vient aider les agents à faire le lien avec les familles des défunts. Gibbs et son équipe découvrent que l'ADN du lieutenant Flores, qui comptait parmi les corps rapatriés, ne figure dans aucun des échantillons relevés sur le site de la catastrophe. Emilia Flores était intégrée dans une unité masculine et était chargée d'établir le contact avec les femmes afghanes. Sa dernière mission consistait à favoriser la construction d'une école pour filles...

Toujours sans aucune nouvelle du lieutenant Flores, Gibbs se rend en Afghanistan en compagnie de Ziva, à l'endroit où elle a été vue pour la dernière fois. Ils parviennent à retrouver les deux fillettes qu'elle avait sauvées. Traumatisées, celles-ci assurent à Ziva que la jeune femme est toujours vivante mais retenue prisonnière. Une opération est montée pour donner l'assaut et tenter de la délivrer.

L'officier James Barnsway, capitaine de frégate, a été abattu par un professionnel alors qu'il était au volant de sa voiture. Un témoin révèle aux enquêteurs du NCIS qu'une jeune blonde, qui n'était pas l'épouse du défunt, s'est enfuie du véhicule juste après l'accident. La surprise de Gibbs, DiNozzo et Ziva est totale quand ils découvrent l'identité de la mystérieuse inconnue...

Le NCIS met en scène le faux assassinat du secrétaire d'Etat de la marine pour trouver l'identité d'un maître chanteur qui s'en prend à la Navy depuis longtemps. Les choses se corsent lorsqu'un témoin-clé est assassiné. Les soupçons se portent sur Philip Wickes, un des amis du secrétaire d'Etat. Gibbs collabore avec Samantha Ryan dans cette affaire. L'équipe s'interroge sur la nature de leur relation…

Après l'explosion du quartier-général du NCIS, chacun tente de retrouver ses esprits. Alors que Ziva et DiNozzo se retrouvent ensemble enfermés dans l'ascenseur, McGee ne réalise même pas qu'il a été blessé à l'abdomen. De son côté, Palmer est au chevet du Dr Mallard, hospitalisé à la suite de son arrêt cardiaque. Pendant ce temps, Gibbs et son commandement cherchent le moyen de neutraliser définitivement Dearing.