Frank McEllon, ingénieur pour la marine, se fait tuer chez lui. Après avoir pensé à une histoire d'espionnage, l'équipe soupçonne son épouse, qui a récemment demandé le divorce, d'avoir fomenté le crime pour s'approprier la fortune de la victime. Mais Abby Sciuto débarque à Los Angeles pour défendre une autre hypothèse : le responsable serait un tueur en série qu'elle a baptisé le fantôme.

Les journalistes de l'émission «Lutte contre le crime» suivent une équipe de l'ATF dans un raid contre des trafiquants d'armes. En pénétrant dans un laboratoire, ils découvrent les corps sans vie de cinq hommes. Ces derniers se faisaient passer pour des marines et travaillaient à l'élaboration d'une arme biochimique. En inspectant les lieux, Sam et Callen ont pu être exposés à une toxine mortelle.

L'équipe enquête en compagnie de Deeks sur la mort de Roth, un marine qui s'est tué en voiture. Ils découvrent que la victime avait reçu deux balles dans le corps avant que le véhicule ne quitte la route. La veille, Roth se trouvait dans un club de Los Angeles fréquenté par des vedettes. Callen apprend que la voiture appartient à la belle-fille d'un milliardaire. Mais la jeune femme est introuvable.