Au décès d'un officier Commandant de Marine, les agents spéciaux de l'équipe d'intervention de la NCIS -la Naval Criminal Investigate Service-, Leroy Jethro Gibbs, Tony DiNozzo, et Ducky Mallard, se lancent dans l'enquête, ce qui ne semble guère au goût de T.C., l'agent du FBI chargé des investigations au sujet de cette mort suspecte.

Durant un périlleux exercice de formation de nuit, le parachute d'un marine ne s'ouvre pas, précipitant la jeune recrue sur une voiture garée, où se trouvaient deux adolescents. Les agents de la NCIS doivent déterminer rapidement la cause de la mort : est-elle accidentelle ? Ou bien un meurtre se cache-t-il derrière le drame ?

Un groupe de jeunes gens est dérangé par des coups de feu, et assiste au naufrage d'un bateau sur la plage. Pendant ce temps, l'équipe du NCIS est prévenue que le corps d'un capitaine vient d'être retrouvé au large des côtes. L'équipe ne tarde pas à faire le lien entre ce meurtre, et celui de deux hommes mêlés à un trafic de drogue. Gibbs reste cependant sceptique quant à l'implication d'un capitaine dans une affaire aussi douteuse...

L'agent Gibbs et son équipe son à nouveau sur la brèche. Dans une forêt du Maryland, un chasseur a découvert le réservoir d'un avion militaire contenant un cadavre momifié. Après enquête, tout porte à croire qu'il s'agit du lieutenant Marc Gils, officier payeur sur le porte-avion Eisenhower. Dix ans plus tôt, celui a été porté disparu en mer, le jour même où une forte somme d'argent a été dérobée dans le coffre-fort du navire. Le rapport de l'époque laisse supposer que Gils est l'auteur du vol. Néanmoins, si son corps est retrouvé, l'argent lui, s'est volatilisé. Les analyses de Duky, prouvent que le lieutenant a été tué, avant d'être placé dans le réservoir à l'intérieur duquel Abby décèle les empreintes d'un certain Martinez, mécanicien sur l'Eisenhower. Constatant que son prédesseur sur l'affaire a baclé son rapport, Gibbs considère que Martinez était, sinon le complice, le meurtrier de Gils. Martinez ayant été assassiné, les soupçons se portent alors sur la séduisante Erin Tonner. Quartier maître à bord du porte-avion, luxueusement retirée de l'armée, elle avait une liaison avec Martinez. Reste à prouver que ces deux-là sont les auteurs du meurtre de Gils et du vol.

Confronté à une affaire de drogue, Stan, un ancien équipier de Gibbs, l'appelle en renfort. Lors d'une escale, le quartier-maître Wilkes est retrouvé dans un état second, dû à une prise régulière de métamphétamines. Interrogé par Gibbs, il jure ne s'être jamais drogué, et paraît sincèrement dépassé par ce qui lui arrive. Un autre cas semblable au sien survient au cours d'un exercice d'appontage. Dans le même temps, Wilkes décède, à priori d'un arrêt cardiaque. L'autopsie de Ducky démontre qu'il s'agit d'un meurtre. Les deux jeunes matelots appartiennent à l'équipe du maître Reyes, que Tony juge rude et exigeant, mais dont les états de service sont irréprochables. En visionnant les bandes vidéo des entraînements, Gibbs et Stan s'aperçoivent que Reyes fournit des gélules à ses hommes. Celui-ci n'en fait d'ailleurs pas mystère, puisque les gélules ne contiennent que de la caféine. Les tests auxquels procède Tony lui donne raison. Pourtant Gibbs flaire une supercherie, et, tout comme ses collaborateurs, il reste convaincu que Reyes drogue ses gars à leur insu.

A qui appartient le corps rongé par l'acide hydrofluorique et découvert sur la base navale, dans un baril de ce même produit ? Et pourquoi ce meurtre ? C'est ce que doit élucider l'équipe de Gibbs. Les conclusions de Ducky laissent présumer que l'homme était sous-marinier sur le Philadelphia récemment parti en exercice dans le cadre de man?uvres de l'OTAN. De l'avis de Gibbs, un imposteur s'est glissé à bord du sous-marin, prenant la place du matelot assassiné et encore non identifié. Accompagné de Kate, il se fait déposé sur le Philadelphia commandé par Peters, peu enclin à collaborer à l'enquête qui perturbe ses man?uvres. Parmi les cinq nouveaux sous-mariniers présentant une morphologie semblable à celle du cadavre hydrofluoré, Drews, opérateur sonar, retient l'attention de Gibbs et de Kate. A la base, les recherches d'Abby et de Tony éclairent l'enquête : le corps identifié est celui de Drews et l'homme qui le remplace sur le Philadelphia se nomme en réalité Shoan Travis. Membre d'un groupe d'écologistes radicaux, Travis projette de diffuser du gaz sarin dans le sous-marin. Se voyant démasqué, le kamikaze se suicide. L'équipage est alors en danger de mort.

Depuis 1903, les Etats-Unis possèdent une concession territoriale sur l'île de Cuba : Guantanamo Bay, base militaire transformée en centre de détention. Après un séjour à Guantanamo, un interprète de la Navy meurt soudainement au volant de sa voiture alors qu'il rentrait chez lui. Accident ou crime ? A nouveau à pied d'oeuvre, l'équipe du NCIS met le cap sur Cuba afin d'établir un rapport entre la mort de l'officier interprète et une affaire de contrebande dans le centre de détention. Tout le flair de Gibbs, allié à la sagacité de profiler de Kate, ne sera pas de trop pour faire aboutir la mission.

Alors qu'une femme d'un marine s'apprête à se rendre à l'enterrement de son mari déclaré mort au combat, celle-ci reçoit un appel de celui-ci qui lui annonce être en vie. L'équipe est chargé de vérifier s'il s'agit d'un canular ou si l'homme est toujours en vie...

Une femme réussie miraculeusement à s'extraire d'une tombe après y avoir été enterrée vivante, mais le choc l'a rendue amnésique. Pourtant, elle arrive à se rappeler de quelque chose au sujet d'une bombe cachée sur un bateau de la marine. Elle attire alors l'attention de Gibbs et de son équipe sur le danger qu'encoure la Navy. Mais l'équipe découvre que tout n'est pas exactement comme elle le croyait...

Le capitaine de corvette Thomas Egan est assassiné sur la plage de Little Creek où il devait tester un prototype de fusil sonar ultrasecret. A plusieurs centaines de kilomètres de là, dans les bureaux de la CIA, Jeremy Worth, via un satellite de surveillance, est témoin du crime et en informe aussitôt la base militaire. Les premiers indices relevés par le NCIS indiquent que la victime a été poignardée par un gaucher. Overmayer, l'inventeur du fusil sonar dont Egan doutait des performances, Lauren Tayler, la maîtresse de ce dernier et sa veuve éplorée mais trompée, tous trois gauchers, sont sur la sellette. L'enregistrement satellitaire et l'intuition de Gibbs permettront d'y voir plus clair...

En fouillant les poubelles, un chiffonnier fait une découverte macabre : la jambe d'un homme portant la devise des marins. Une fois le lien établi entre ce membre inférieur et le première classe Thomas Dorn, Gibbs et son équipe doivent élucider un second mystère. Deux ans plus tôt, Dorn ayant succombé à un infarctus, son corps a intégralement été incinéré. Par quel fâcheux miracle sa jambe fraîchement sectionnée a-t-elle pu réapparaître ? Après l'interrogatoire de Melissa, la demi-sur de Dorn, trop enjôleuse pour être honnête, l'enquête réserve un rebondissement insoupçonné...

Mieux qu'aucun autre, le sergent Alvarez sait trouver les mots pour appâter les jeunes et les encourager à s'enrôler dans la Navy. Les méthodes de cet as du recrutement ne font cependant pas l'unanimité, car Alvarez est abattu d'une balle tirée d'une arme à très longue portée. Grâce aux examens balistiques pratiqués par Abby, Gibbs est convaincu d'avoir affaire à un tireur d'élite. Parmi les anciennes recrues d'Alvarez, le caporal Barns a le profil ad hoc du coupable. Mais lorsqu'un second sergent recruteur est assassiné tandis que Barns est en garde-à-vue, Gibbs doit changer son fusil d'épaule...

Non loin de sa base, le capitaine Julius, officier dans la marine, offre son aide à une automobiliste tombée en panne. Le lendemain, il est retrouvé nu comme un ver et sans vie, sur le bord de la route. Flanquée du shérif Charlene Dupray, une femme à poigne, l'équipe du NCIS épluche les éléments de ce premier homicide bientôt suivi de deux autres en tout point semblables. Abandonnant la thèse de meurtres en série, Gibbs se concentre sur Laura, la veuve de la dernière victime, dont l'alibi est pourtant en béton armé...

En Irak, le colonel Ryan supervisait le rapatriement de fonds vers les Etats-Unis. Convaincu d'avoir découvert une conspiration derrière laquelle se cacheraient de puissants organismes secrets, il rentre clandestinement en Amérique. Accusé d'avoir détourné des sommes importantes et de salir la réputation de son pays, il est traqué par le FBI. Appelé à collaborer avec les agents fédéraux, Gibbs, ami et ancien frère d'arme de Ryan, doute de sa trahison...

Ducky et son assistant Gerald sont pris en otages par un inconnu dans la salle d'autopsie. L'homme s'intéresse à Qassam, un terroriste palestinien que Gibbs a récemment dû abattre. Plus particulièrement il a l'intention de faire main basse sur les pièces à conviction de l'affaire. La tension de ce huis clos monte, car Kate est retenue à son tour et Gerald gravement blessé. Lorsque Gibbs comprend la situation, soudain c'est le branle-bas de combat à l'état major du NCIS...

Les célèbres soirées de Dareen Sptonitz cassent la baraque mais elles crèvent aussi le plafond. C'est en effet du plafond de la boîte de nuit que le cadavre du première classe Chris Gordon est tombé. Le jeune homme était venu se distraire avec ses quatre inséparables amis. Les premiers indices relevés par le NCIS indiquent qu'il a été écrasé avant d'être dissimulé dans sa cachette. En fouillant sa chambre, Gibbs découvre que les enceintes hi-fi servaient de tirelire à quarante mille dollars : le mobile du crime. Contrairement à Kate et Tony qui soupçonnent le supérieur de Gordon, Gibbs préfère se pencher sur le cas de ses quatre camarades...

Jack Curtin, commandant de marines dégradé, purgeait une peine pour le meurtre de sa femme et d'un agent du câble. Crime passionnel. Son évasion est signalée par un couple chez qui il s'est introduit dans la nuit pour voler les vêtements du mari en échange de sa défroque de détenu. Gibbs poste Kate chez les grands-parents de Kevin, le fils de Curtin. Comme prévu, le père rend visite à l'enfant prouvant son amour avant de repartir. Gibbs pense que ce soldat loyal et courageux, qui a toujours crié son innocence, ne s'est évadé que pour exécuter le véritable coupable...

Le NCIS est en deuil. Cris, un des agents, a été assassiné et éviscéré, à priori par un individu qu'il avait pris en filature. Déterminé à ne pas laisser un tel crime impuni, Gibbs se souvient que Cris avait tenté de l'interpeller sur un dossier ; une ancienne affaire concernant le capitaine de corvette Voss. Décédé dans un accident de voiture, Voss était soupçonné de détournement de fonds. La carte mémoire de l'appareil photo numérique de Cris retrouvée dans son oesophage révèle les photos d'une femme, Amanda Reed, forcément liée à sa mort et à l'affaire Voss..

Pour une fois, le NCIS n'enquête pas sur un meurtre mais une disparition, celle du sergent chef Bill Atlas. La veille au soir, dans un bar, Atlas confiait ses craintes à sa maîtresse, Carol Powers, une journaliste. Deux de ses anciens frères d'armes ont disparu et il redoutait de subir le même sort. Après avoir interrogé la serveuse du bar et la journaliste, Gibbs cible Joe Sacco, le supérieur d'Atlas. Trois membres de la mission qu'il dirigeait aux Philippines, dont Bill Atlas, ont disparu sans laisser de trace. Tandis que l'enquête suit son cours, le sergent, enchaîné par un invisible tortionnaire, croupit dans les égouts de la ville...

Alors qu’ils jouent à Jackass, des jeunes découvrent le corps d’un marine. L’équipe découvre que celui-ci était mêlé à un traffic d’armes, il revendait en effet des armes destinées à la destruction. L’équipe doit collaborer avec une agent de l’ATF, afin de coincer le meurtrier de l’homme...

Alors qu’il fait un exercice de nuit de descente en rappel d’une falaise, un officier de la marine meurt en s’écrasant au sol après avoir rompu sa corde. L’équipe mène l’enquête sur ce qui semble être un suicide, mais elle découvre qu’un des meilleurs amis du marine, qui est aussi prêtre, en sait plus que ce qu’il dit...

Ari Haswari est de retour et a pour projet un attentat visant Air Force One, avec à son bord le Président Bush et le Premier Ministre Israëlien et également le vol de missiles. Pour mener son projet à bien, il kidnappe Kate. GibBs et le reste de l'équipe mettent alors tout en oeuvre pour déjouer les plans du terroriste et libérer Kate...