Callen, Sam et Kensi tentent de trouver un moyen de quitter le Mexique et de sauver Deeks, inconscient depuis l'attaque de leur voiture au lance-roquette. Alors que le NCIS fait son possible pour les rapatrier d'urgence, l'agent Mosley comprend le prix à payer pour avoir récupéré son fils.

Un prototype d'armure antibalistique et des explosifs sont volés dans une base navale et utilisés pour un cambriolage de bijoux. L'équipe du NCIS doit retrouver l'assaillant et ses complices pour déterminer les cibles potentielles des prochains braquages. L'amiral Kilbride supervise temporairement l'équipe.

Callen et Sam sont en charge de la protection rapprochée d'un prince d'Arabie Saoudite après que celui-ci a été victime d'une tentative d'assassinat. En tentant d'identifier l'agresseur, les agents du NCIS retrouvent la trace d'une ancienne connaissance. Kensi et Deeks essaient de trouver une date pour leur mariage.

Alors que les agents du NCIS se demandent où est Hetty, l'agent Mosley est de retour au bureau. L'équipe se retrouve en danger quand les noms de plusieurs agents apparaissent sur la liste noire d'un cartel. Kensi et Deeks commencent les préparatifs de leur mariage.

Tiffany Williams est arrêtée alors qu'elle travaillait sous couverture pour le NCIS. Afin de la sortir de prison, Deeks reprend son dossier et tente de la défendre. Callen est interrogé par l'ATF à propos d'Anna et de l'affaire Sokolov.

Alors que Mosley est suspectée d'homicide, elle tente de passer un pacte avec un cartel en échange d'une immunité pour son fils et elle. L'équipe essaie de traquer Mosley afin de lui éviter une trahison impardonnable. L'enquête de M. Rogers se poursuit pour découvrir la vérité sur la mission qui s'est déroulée au Mexique.

Le NCIS enquête sur l'assassinat d'un trafiquant d'armes et découvre que ce meurtre est en lien avec une série de crimes visiblement perpétrés par un membre des forces spéciales. Callen rend visite à Anna en prison avant que son jugement soit rendu.

Le directeur adjoint Ochoa propose à l'équipe NCIS une opération secrète au sujet d'un groupe terroriste prônant une force militaire extrême. Callen s'inquiète des conséquences d'une telle mission pour l'avenir de l'équipe.

L’équipe du NCIS enquête sur la violation du domicile du capitaine Dean Hadlow. Les cambrioleurs ont volé de l'argent, des bijoux et des informations d'une très haute importance. Au même moment, Kensi et Deeks font passer des entretiens de recrutement.

Un plan de vol d'un coffre-fort tenu par Veronica Stephens conduit le NCIS à enquêter sur son cabinet de conseil corrompu.

L'agent spécial Nicole DeChamps se joint à l'équipe du NCIS après qu'un réserviste de la Marine, ayant eu des antécédents de névrose traumatique, ait disparu à la suite d'une altercation alors qu'il était ivre.

L'équipe du NCIS collabore avec la Cour pénale internationale. David Sarraf se fait attaquer alors qu'il fournit les preuves que des armes chimiques ont été utilisées sur des civils. Kensi, restée sur le lieu de l'attaque, réconforte Sarraf coincé derrière un véhicule.

L’équipe du NCIS s’associe au FBI afin de localiser une cellule terroriste à Los Angeles qui se préparerait à une attaque imminente.

Alors que l’équipe continue de rechercher une cellule terroriste à Los Angeles, Callen et Sam se retrouvent prisonniers au sein d'un cinéma après que plusieurs bombes ont explosé. Les issues de secours sont condamnées par des explosifs... Vont-ils parvenir à se frayer un chemin en toute sécurité ?

L'équipe du NCIS enquête sur le meurtre d'un journaliste qui écrivait un article au sujet d'une opération militaire classée. Parrallèlement, à l'approche de leur mariage, Kensi et Deeks se penchent sur les derniers préparatifs

Après des mois de planification, le mariage de Kensi et Deeks a enfin lieu. Une vieille connaissance, Anatoli Kirkin, fait une visite surprise à Deeks et il n’est pas seul...

Alors qu'elle connaît son premier béguin amoureux, Sydney fait appel à sa sœur, Nell. Pendant ce temps, Andre Martinez se retrouve au coeur d'un complot russe visant à voler des renseignements au ministère de la Défense. Le procureur, John Rogers, procède à des contrôles par rapport au rendement de l’équipe.

Un agent du ministère de la Justice, Lance Hamilton, demande l'aide de Sam afin de localiser un ancien agent de la police des frontières des États-Unis qui a disparu à la suite d'une menace émanant d'un cartel. Parallèlement, Steve Evans, agent spécial du département des enquêtes criminelles de l'armée, participe à une mission dangereuse consistant à récupérer un disque dur volé contenant des renseignements militaires hautement sensibles.

Après l'attaque d'un Navy Seal en poste comme responsable de la sécurité d'un dispensaire de cannabis, Sam jure personnellement d'appréhender le suspect par solidarité envers la confrérie des Navy Seals.

Après qu'Anna Kolcheck se soit échappée de prison avec son camarade de cellule, Callen et l'équipe du NCIS participent à l'enquête afin de les retrouver.

L’équipe du NCIS se rend à Cuba pour une mission non autorisée après que Callen se soit rendu compte de la situation vécue par Anna Kolcheck.

L’équipe du NCIS découvre que des sympathisants de l’Etat islamique envisagent de commettre une attaque contre des porte-avions américains. Callen et Sam vont collaborer avec le capitaine Harmon Rabb Jr.

Callen et Sam travaillent avec le capitaine Harmon Rabb Jr. afin de localiser un groupe de sympathisants de l’Etat islamique à bord du USS Allegiance. De son côté, Hetty demande à son amie, la lieutenant-colonel de la marine Sarah "Mac" Mackenzie de l’aider à obtenir des informations sur un diplomate russe.