Lorsqu'un avion se crashe sur Oahu, Jane Tennant et son inébranlable équipe de spécialistes doivent trouver qui est responsable de cet accident avant que des secrets d'Etats classifiés ne soient révélés au grand jour.

Tennant et le NCIS doivent arrêter une équipe de voleurs internationaux utilisant des explosifs de la Seconde Guerre mondiale sur des véhicules blindés avant qu'ils ne terminent leur dernier gros contrat et ne disparaissent. Pendant ce temps, Kai cherche un nouvel endroit où vivre. Lucy et Whistler sont confrontés à une précédente rencontre et la mission d'Ernie sur le terrain s'avère plus compliquée que prévu.

Kai part sous couverture dans l'un des plus anciens gangs de surfeurs d'Hawai'i quand un sous-officier, qui tentait d'aider des jeunes à problèmes à trouver un nouveau but dans les Marines, est tué.

Quand un charmant et apprécié Paniolo (un cowboy Hawaiien) se fait tirer dessus en montant à cheval, Jane et son équipe doivent gagner la confiance de la communauté des Paniolo pour essayer de trouver le coupable et protéger la vie des Paniolo. Pendant ce temps, Kai essaye de convaincre son père, têtu, de consulter un médecin.

Quand un marin japonais est tué sur le sol américain et que les preuves indiquent un lien avec le meurtre de la petite-amie de la victime, ayant eu lieu un peu plus tôt, au Japon, le NCIS doit trouver le meurtrier avant que la mauvaise personne ne soit accusée et que l'affaire ne provoque une crise diplomatique. Pendant ce temps, le Capitaine Milius fait une demande personnelle à Tennant.

Quand Tennant et le NCIS sont chargés de retrouver une star des réseaux sociaux globe-trotteuse, ils découvrent qu'elle n'est pas celle que son mari et ses followers pensent qu'elle est. Aussi, l'équipe est sur les nerfs avec Whistler qui a ses propres demandes.

Quand un sous-officier de la Navy est assassiné, Jane et l'équipe enquêtent tout en protégeant les amis et la famille de la victime.

Quand un militant anticapitaliste est tué, Jane et l'équipe enquêtent et se retrouvent embarqués dans une guerre entre éco-activistes et un milliardaire se battant pour un terrain. Également, Jane et le Capitaine Joe Milius ont un rendez-vous.

Le NCIS croise le chemin de l'équipe de Whistler alors qu'ils enquêtent sur un conteneur de transport rempli d'armes de contrebande. Dans le même temps, Tennant réfléchit à arrêter le père de l'amie d'Alex, sachant que cela la conduira à déménager.

Quand les preuves pour arrêter un baron de la drogue sont volées, Lucy part sous-couverture dans un tournoi de poker illégal pour découvrir qui est derrière ce crime. Aussi, les sentiments de Lucy sont dans la tourmente quand l'ex-petite-amie de Whistler arrive en ville.

Quand le NCIS enquête sur la mort mystérieuse d'un ingénieur de la Navy, Joseph Chan, ils apprennent que la dernière personne qu'il a vue est sa collègue : Maggie Shaw, l'amie et mentor de Jane, qui a été enlevée. Aussi, David Sola, un officier des renseignements néo-zélandais arrive à Hawai'i, suivant une piste dans son affaire qui lie la mort de Joseph Chan à un agent secret chinois.

Alors que Jane enquête sur l'enlèvement de Maggie, elle est choquée lorsqu'elle apprend la vérité et embarque son équipe et Whistler pour trouver des preuves à ses découvertes.

Pendant que Jane est interrogée à la suite de l'arrestation de Maggie Shaw, le reste de l'équipe enquête sur un cas mystérieux de Marines dont les canaux auditifs ont été endommagés par des vagues d'ultrasons. Enfin, Ernie rend vite à son ami, le Docteur Tony Lee, pour identifier de possibles suspects qui auraient pu avoir accès à cette arme classifiée.

Alors que Jesse profite d'une journée en mer avec sa fille Gracie, des pirates assiègent leur yacht, prenant tous les passagers en otage et attaquant Jesse, laissant la charge à son équipe de rapidement localiser et sauver sa fille.

Kai part sous couverture en tant que chef dans un restaurant local pour acquérir des informations sur un criminel notoire qui a des connexions dans le restaurant. Aussi, Jane découvre qu'une école sur le continent veut recruter Alex et lui offrir une bourse pour le baseball, ce qu'il a caché à toute sa famille.

Quand une attaque informatique cause des problèmes dans le fonctionnement d'un barrage, Ernie et une équipe de hackers sont chargés de réparer les dégâts rapidement, avant que l'électricité et l'eau ne soient coupées partout sur l'île. Aussi, Lucy et Whistler travaillent ensemble, donnant une chance à Whistler de s'excuser auprès de Lucy et leur donnant une chance de travailler sur leur relation.

Les agents Nick Torres et Jessica Knight partent à Hawai'i quand ils apprennent qu'un témoin clé dans l'une de leurs anciennes affaires s'est retrouvé là-bas avec des preuves importantes.

L'équipe du NCIS enquête sur un bateau transportant des animaux exotiques qui menace maintenant la vie sauvage d'Oahu. Aussi, Alex souffre d'une blessure pouvant mettre fin à sa carrière et Kai propose une sortie à Melanie, un agent de la vie sauvage.

Lorsqu'un homme de la Navy est impliqué dans un meurtre, l'équipe du NCIS est appelée à travailler pendant leur jour de congé. Aussi, Lucy découvre que Whistler a refusé une promotion à Washington D.C. pour rester à Hawai'i.

Le capitaine Milius est de retour à Hawai'i pour une opération secrète d'échange de prisonniers, et embarque Jane avec lui pour assurer sa sécurité vers les Philippines, où l'échange doit avoir lieu.

Le capitaine Milius continue de travailler avec Tennant et son équipe après les retombées de l'échange de prisonniers entre les États-Unis et l'Europe de l'Est. Aussi, Whistler prend conseil auprès d'Ernie et fait un grand geste dans le but de reconquérir Lucy.