Zatímco se Sam a Deeks zotavují z traumatického mučení, které bude mít trvalý dopad na jejich osobní i profesní vztahy, životy jsou stále v ohrožení, protože tým NCIS: LA pátrá po ukradených jaderných zbraních.

Ve snaze pomoci Samovi a Deeksovi vrátit se do práce Hetty povolá provozního psychologa Nata Getze, aby jim pomohl vyrovnat se s traumatickým zážitkem. Zbytek týmu NCIS: LA mezitím vyšetřuje vraždu bývalého námořního admirála a kontroverzního novináře na palubě soukromého letadla.

Tým NCIS: LA musí zjistit, kdo ohrozil utajovaný projekt vakcíny od biotechnologické společnosti. Mezitím Deeks po návratu do terénu bojuje se svými emocemi.

Tým NCIS: LA se ocitá v nebezpečí při vyšetřování případu únosu muže, který tvrdí, že je Callenův otec.

Analytička Nell Jonesová se připojí k týmu NCIS: LA v terénu, když je unesena přítelkyně bývalého námořního důstojníka výměnou za zpravodajské informace námořnictva. Mezitím Deeks nevědomky poruší jedno z Hettyiných pravidel.

Když patnáctiletý hacker kompromituje mise, Callen se v přestrojení vydá na prestižní střední školu.

Tým musí zalarmovat Národní bezpečnost, když během vyšetřování vraždy odhalí hrozbu pro vlak v Los Angeles.

Tým musí najít a získat ukradené protiteroristické zařízení dříve, než bude město napadeno; Hetty pronásleduje její minulost.

Kensi se vydává v utajení za dietoložku a Deeks se vydává za nového pacienta v rehabilitačním centru, aby vyšetřil smrt důstojníka námořnictva.

Callen a Sam požádají o pomoc Gurkhu, elitního nepálského vojáka specializujícího se na boj s nožem, aby získali ztracený flash disk. Mezitím se Kensi a Deeks snaží najít rovnováhu ve svém partnerství.

Když se zjistí, že bývalý rumunský komunistický vůdce a podezřelý válečný zločinec žije v Los Angeles pod falešnou identitou, musí ho tým NCIS: LA najít dřív, než znovu zmizí.

Senátorova dcera se stane obětí vloupání do domu. Tým vyšetřuje, zda šlo o náhodný zločin, nebo o cílený útok kvůli otcovu zásahu proti mezinárodní kybernetické válce. Mezitím se Kensiina sváteční nálada změní poté, co dostane nečekaný vánoční dárek.

Během pobytu v Afghánistánu se Kensi a Granger připojí ke společnému případu, když je v Los Angeles zavražděn federální agent napojený na Hawalu, starobylý systém převodu peněz.

Vyšetřování vraždy dvou soukromých vojenských dodavatelů nakonec vystaví jednoho člena týmu vážnému nebezpečí; Sam domluví Callenovi rande naslepo.

Callen a Sam pátrají po podezřelém z vraždy - nájemném vrahovi na odpočinku (Danny Trejo), se kterým se setkali při svém prvním společném případu.

Po výbuchu na rybím trhu spolupracuje tým NCIS: LA s tajným agentem DEA, aby zjistil, zda se jedná o teroristický čin, nebo o zpackaný obchod s drogami. Granger a Kensi mezitím v Afghánistánu vyšetřují havárii vrtulníku, která by mohla souviset s probíhajícím pátráním po nechvalně známém bílém duchovi.

Když gang identifikuje a popraví agenta v utajení, musí tým najít krtka dříve, než budou ohroženi další agenti.

Eric je svědkem útoku na svého přítele, odborníka na počítačové systémy, který chce získat informace, jež by mohly přesměrovat raketu; Kensi narazí v Afghánistánu na známou tvář.

Poté, co se Hetty dozví, že zvláštní agentka Kensi Blyeová zmizela a Taliban ji možná drží v zajetí, vyšle tým NCIS: LA do Afghánistánu na záchrannou misi.

Nell se připojí k Deeksovi v terénu při řešení případu bývalého mariňáka, kterého sleduje Al-Káida poté, co zpronevěřil peníze v Iráku.

Tým vezme do vazby tajného agenta, který je podezřelý, že pracuje pro pašeráka, kterého má vyšetřovat; Kensi a Deeks probírají svůj vztah.

Sam je přesvědčen, že krádež softwaru pro nový bezpilotní letoun souvisí se zmizením desetileté dcery hlavního inženýra, dívky, kterou Sam kdysi chránil v Saúdské Arábii.

Když reportérka oznámí, kdo je zodpovědný za smrtící výbuch na charitativní akci sponzorované armádou, musí tým její tvrzení prověřit a pátrat po útočníkovi.

Když tým NCIS: Los Angeles a DEA odhalí plány kartelu na lstivou přepravu kokainu v hodnotě miliard dolarů z Kolumbie do USA pomocí ponorky, musí Callen a Sam rychle najít chybějící plavidlo. Mezitím je Hetty povolána do Washingtonu v důsledku kontroverzní mise v Afghánistánu.