Een drone aanval op een gebouw, waar bommen gemaakt worden, in Afghanistan onthult het lichaam van een marinier die nog maar kort ontslag heeft genomen. Het NCIS: LA team moet daarom onderzoeken waarom de marinier terug naar Afghanistan ging en of hij het land waar hij voor vocht heeft verraden.

Bij een ontploffing in een wegrestaurant komen vier mensen om het leven. Callen en zijn team ontdekken dat de slachtoffers betrokken waren bij een geheim overheidsproject. Bovendien blijkt dat er nog een vijfde persoon meewerkte aan het project en ook zijn leven is in gevaar.

Callen en zijn team onderzoeken de dood van Clay Everhurst, een medewerker van de invloedrijke politica Monica Tenez. Clay werd aangereden toen hij de straat overstak. De zaak wordt al snel breed uitgesmeerd in de media, wat de taak van het team er niet makkelijker op maakt.

Sam krijgt een telefoontje van Frank Turner, een vroegere collega bij de CIA. Turner vertelt Sam dat hij zijn hulp nodig heeft en dat hij hem dringend wil spreken. Sam en Callen begeven zich naar Turners flat, waar ze zijn lichaam vinden. Hoewel alle sporen wijzen op zelfmoord, is Sam ervan overtuigd dat zijn oude vriend is vermoord. Deeks en Kensi gaan undercover in een schoonheidswedstrijd voor honden.

Het NCIS: LA team gaat door met hun onderzoek naar de dood van een CIA-agent die leidt naar een gevaarlijke groep van Russische spionnen.

Het NCIS: LA team reist naar het strand met de vraag: Wat is het mogelijke verband tussen een surfer, een internet video en een dode marine tech-wetenschapper. Intussen onderzoeken Callen en Hanna de inlichtingendiensten connecties van het slachtoffer.

Het NCIS: LA team zoeken het motief achter de moord op een gepensioneerde CIA-agent, die miljonair werd en ze vragen zich ook af wat Hetty weet over de zaak.

Het NCIS: LA team onderzoekt de vreemde en schaamteloze overval uitgevoerd door gewapende mannen in kostuums die direct van invloed kan zijn op de Amerikaanse economie. Deeks moet getuigen voor een zaak.

Callen, Sam, Kensi en Deeks brengen Kerstmis door aan boord van een vliegdekschip onderzoek doende naar de dood van een collega NCIS speciaal agent. Ondertussen proberen Nell en Eric er het beste van te maken tijdens de feestdagen op het hoofdkantoor.

Een voormalige verdachte van Deeks is een doelwit voor het ontdekken van informatie. Intussen pakt het NCIS: LA team het op grote schaal gestolen auto stelen van binnenuit aan als Kensi undercover gaat in een auto-onderdelen winkel.

Een radeloze weduwe is achterdochtig over de omstandigheden rond haar man's laatste gevecht. Sam en Callen helpen haar om te bepalen of er sprake is van verzwijgen. Ondertussen zet Hetty operationele Psycholoog Nate Getz in als haar pion.

Callen gaat undercover om te infiltreren in een netwerk van Tsjetsjeense terroristen, die buitenlandse strijders werven om te helpen met hun strijd en de planning van hun volgende aanval in de VS.

Callen, Sam, Kensi en Deeks gaan undercover als een elite tactisch-team om een hinderlaag verbonden aan een kartelbaas met terroristische connecties te onderzoeken.

Een NCIS: LA onderzoek leidt het team naar het ondervragen van een eenzame overlevende van een voormalige terroristische organisatie.

Callen is bezorgd dat Sam misschien te betrokken is nadat hij een vermiste personen zaak neemt voor een oudere Afghaan, die hem jaren geleden hielp toen hij gewond was geraakt op een missie.

Sam vreest voor de veiligheid van zijn familie als zijn vrouw is gevraagd om een voormalige CIA-cover te hervatten.

Callen en Sam vliegen naar Idaho en bundelen krachten met NCIS: Red, een mobiel team van agenten die samenwonen en misdaden onderzoeken op verschillende locaties.

Terwijl het LA-team aanwijzingen digitaal en lokaal najaagt, reist het NCIS: Red-team in hun mobiele vrachtwagens in een race tegen de klok om een slimme terrorist op te sporen, voordat hij verdwijnt.

Wanneer cyanide in een gemeenschappelijke waterkan een luitenant dodelijk vergiftigt en een marine piloot in ernstige gevaar brengt. Onderzoekt het NCIS: LA-team of dit een geïsoleerd incident is, of een vroege test voor grootschalige verontreiniging van het water.

Een lichaam wordt gestolen nadat een speciale eenheid succesvol een beruchte kartelbaas dood, waardoor het NCIS: LA-team het lek moet onderzoeken en het vermiste lichaam moet opsporen.

Callen zet vraagtekens bij Hetty's motivaties bij een bizarre zaak waarbij een mysterieuze vrouw wordt geopenbaard als een undercover-agent uit haar verleden.

Deeks gaat undercover om informatie over een beruchte wapenhandelaar te krijgen, maar de vrouw met wie hij bevriend raakt leidt de operatie in een gevaarlijke richting.

Een nucleaire explosie in de Stille Oceaan ontbrandt opnieuw de zoektocht naar gestolen kernwapens.