Als een Russische bommenwerper vermist raakt terwijl hij over Amerikaanse grond vliegt, moeten Callen en Sam hem opsporen in de woestijn en zijn wapens en informatie veiligstellen voordat de Russen aan boord het vliegtuig vernietigen. Ook geeft Hetty Nell een cryptische opdracht.

Als het proces begint tegen een onderofficier die Callen en Sam vorig jaar hebben gearresteerd voor oorlogsmisdaden, wordt het NCIS-team geroepen om de vermiste kroongetuige te helpen vinden.

Wanneer Nell Sam eropuit stuurt om een informant te ontmoeten die van plan is te informatie uit te lekken over een militair geheim, is Hanna's leven in gevaar wanneer de man hem probeert te verslaan en hem te vermoorden. Ook discussiëren Kensi en Deeks over het al dan niet kopen van hun eerste huis.

Het lichaam van een vermoorde reservist van de marine wordt gevonden door dieven tijdens een overval en NCIS moet samenwerken met de inbrekers om de moordenaar te vinden. Ook hebben Kensi en Deeks moeite om te beslissen of ze klaar zijn om de sprong te wagen en een huis te kopen.

Om informatie te krijgen over een kwestie van nationale veiligheid, moet Kensi oog in oog komen te staan met een sociopaat die door haar geobsedeerd is sinds ze hem jaren geleden in de gevangenis heeft gestopt. Ook, hoewel Deeks wanhopig is om Kensi te beschermen, wordt hij gedwongen NCIS te verlaten.

Voor Kerstmis wijst Hetty Callen de zaak toe van zijn voormalige pleegbroer en zijn vrouw die bij terugkeer in de VS worden beschuldigd van het over de grens smokkelen van drugs in haar zuurstoftanks. Ook worstelt Deeks met het verliezen van zijn baan bij NCIS.

Het moordonderzoek van het NCIS-team naar een man die militaire informatie verkocht, leidt tot de ontvoering van een arts wiens geavanceerde neurotechnologie kan worden ontwikkeld tot geavanceerde wapens. Ook worden teamleden geïnterviewd door FLETC om te zien of Deeks een goede NCIS-agent zou zijn, en Callen probeert een belangrijk gesprek met Arkady te voeren.

Wanneer NCIS onderzoek doet naar de moord op een man die op het punt staat de bron van een grootschalige namaakoperatie te onthullen, wordt een oude bekende hun hoofdverdachte en onthult de ware reden voor haar terugkeer. Ook worstelt Deeks tijdens de training om een officiële NCIS-agent te worden.

Terwijl NCIS een leider van de georganiseerde misdaad moet opsporen die probeert gestolen verdedigingstechnologie te kopen, gaat Callen naar Anna om de ultieme vraag te stellen. Ook wordt Deeks uit de NCIS-training gegooid om erachter te komen dat Hetty een levensveranderende verrassing voor hem heeft.

Wanneer Sam's dochter, Kam, wordt ontvoerd na protesten in de hele stad, zal hij nergens voor terugdeinzen om haar te vinden. Ook voegt Deeks zich weer bij NCIS en zoekt Callen naar antwoorden over Anna.

Wanneer Callen naar het National Counterterrorism Center gaat onder het voorwendsel een Russische gevangene te ondervragen uit de gecrashte vliegtuigzaak die hij maanden eerder heeft onderzocht, worden de rollen omgedraaid en wordt hij vastgehouden, beschuldigd van een Russische agent te zijn.

Terwijl Nell Callen in het duister houdt over de zoektocht van het team naar Katya, spoort Callen de persoon op die hem volgt op een afgelegen locatie vol met Russen ... en oog in oog komt met Anna.

Om Joelle te redden van verdere martelingen door de Russen, moeten Callen en NCIS Anna als aas aanbieden aan Katya. Ook ontdekt Callen eindelijk wie hem ervan beschuldigde een Russische spion te zijn.

Callen en het team ontdekken dat Anna wordt vastgehouden door een groep die banden heeft met Anna's opvoeding en dat ze haar moeten redden voordat ze gedwongen teruggestuurd wordt naar Rusland. Admiraal Kilbride doet Nell ook een serieus bod.

NCIS krijgt een harde schijf met een realistische diepe nepvideo van een overleden terrorist en moet de gevaarlijke technologie erachter terughalen. Wanneer de communicatie van het team tijdens hun missie echter wordt onderdrukt, ontdekken ze dat een van henzelf het slachtoffer is geworden van het potentieel ervan.

Wanneer technologie van militaire kwaliteit wordt gestolen, helpt een dove ingenieur, Sienna Marchione, die altijd al haar land wilde dienen, en het enige lid van haar team dat de diefstal heeft overleefd, Kensi en NCIS om de technologie op te sporen voordat deze het land uit wordt gehaald.

Wanneer een marine-inlichtingenofficier wordt gemarteld en vermoord, moet de NCIS samenwerken met Joelle, die hen informeert dat andere CIA-agenten op dezelfde manier worden vermoord. Ook ontvangt Kensi een dreigende ansichtkaart van David Kessler, de sociopaat die door haar geobsedeerd is.

Deeks wordt ontvoerd door een medewerker van Kirkin die zijn hulp nodig heeft en NCIS onderzoekt het neerschieten van een gemilitariseerde dolfijn die is uitgerust met een Russische microchip. Ook doet Beale Nell een interessant bod en keert Hetty terug.