Im Staffelauftakt sind Callen und Sam in einem U-Boot gefangen, das Terroristen präpariert haben, um einen Luftzeugträger in San Diego zu eliminieren. Hetty widersetzt sich den Vorschriften und verzichtet auf ihren Ausflug nach Washington, um bei der Suche nach ihren Agenten zu helfen und die Terrorattacke abzuwenden.

Das Team von NCIS:LA erfährt, dass einer seiner Agenten in Gefahr steckt, während sie den Fall eines Mordes an einem Marine-Unternehmer aufklären. Der Ermordete war offensichtlich in der illegalen Weitergabe vertraulicher Daten involviert. Hetty (Linda Hunt) gerät unterdessen selbst in Washington DC in eine Ermittlung, als Vertreter des Justizministeriums in LA ankommen, um gegen das Team zu ermitteln.

Hetty befindet sich immer noch in Washington und wird dort vom Kongressabgeordneten Thomas verhört. Um seinen Fragen zu entgehen wendet Hetty eine List an, die scheinbar misslingt. Doch von unerwarteter Stelle wurde eine Hilfsaktion eingefädelt.

In Washington soll Hetty vor dem Kongress Rechenschaft ablegen. Doch so einfach lässt sie sich nicht einschüchtern: Sie geigt den Abgeordneten die Meinung und verlässt die Hauptstadt in Richtung L.A..

Ein Trupp schwer Bewaffneter stürmt die Buchhaltung des Verteidigungsministeriums und tötet alle anwesenden Mitarbeiter. Offenbar wollten die Kriminellen Informationen über Geheimoperationen erlangen. Als einziger Angestellter kann sich Milton Mulrooney retten – und ist nach dem Attentat spurlos verschwunden.

Sam wird bei einer Verkehrskontrolle vom FBI verhaftet: Angeblich soll er Leyla Walden ermordet haben. Granger, Eric und Nell hacken sich in den FBI-Computer und finden ein Überwachungsvideo, auf dem die Tatnacht zu sehen ist.

Ein Obdachloser wurde zunächst gefoltert und dann ermordet. Wie sich herausstellt, handelt es sich bei dem Mann um Harrison Goodsell, der als versierter Undercover-Agent für die CIA und die Marines arbeitete.

Nach einem Autounfall kommt Granger ins Krankenhaus. Dort stellt man fest, dass ihm blauer Eisenhut verabreicht wurde, ein Gift.

Ein Paparazzo stirbt durch einen Sprengsatz, der sich unter der Fußmatte vor CIA-Operationsleiterin Nicole Borders’ Haus befand.

Drei als Weihnachtsmänner verkleidete Gangster überfallen eine IT-Sicherheitsfirma. Wie sich herausstellt, hantiert das Unternehmen mit hoch gefährlichen Computerviren, von denen einer bei dem Überfall auf einem USB-Stick erbeutet wurde

Callen befindet sich grade in einem Undercover-Einsatz zur Ergreifung eines Waffenhändlers, als schwer bewaffnete Terroristen das Gebäude stürmen, in dem er als Angestellter Dienst tut.

Auf die US-Botschaft in Tunesien wird ein Anschlag verübt, bei dem Botschafterin Nancy Kelly beinahe ums Leben kommt. Callen und Sam werden nach Nordafrika geschickt, um das Verbrechen aufzuklären

Callen und Sam begeben sich auf eine Undercover-Mission, indem sie sich als Truckfahrer für eine Lebensmittelkette in Mexiko ausgeben. So wollen sie dem Ursprung eines Anthrax-Vorfalls auf die Schliche kommen, bevor jemand die hochgiftige Substanz zu einer Bio-Waffe umfunktioniert.

Callen und Sam werden entführt, als sie einem anonymen Tipp über den Aufenthaltsort eines vermissten NSA-Agenten folgen. Als das restliche Team von ihrer Entführung erfährt, gehen sie davon aus, dass eine Bande von Terroristen dahinter stecken könnte.

Callen und Sam versuchen einen CIA-Spion in gewahrsam zu nehmen. Als Sam bei der Aktion angeschossen wird, nimmt das Team die Hilfe von Thapa, dem nepalesischen Elitesoldaten, in Anspruch.

Einer von drei Soldaten der afghanischen Nationalarmee, die sich zur Ausbildung in L.A. befinden, wird erstochen am Strand aufgefunden. Alle Spuren führen zu einer Terrororganisation, die als Al Kaidas Vorläufer gilt.

Special Agent G. Callen ist Soldat in einer Undercover-Einheit der Navy CIS. Gemeinsam mit seinem Partner Sam Hanna wird Callen zu geheimen Einsätzen abkommandiert, bei denen es um die Sicherheit der Vereinigten Staaten geht

Ein Lenkwaffentest eines Rüstungsunternehmens läuft anders als geplant. Hacker haben das System geknackt und die Rakete versenkt eine Motoryacht. Blaze, eine junge Studentin, soll dem Team helfen die offensichtlich jugendlichen Hacker aufzuspüren.

Callen befindet sich auf einer Undercover-Mission: Er soll sich in die rechtsextreme rassistische Gruppierung Aryan Supreme Alliance einschleusen.

In seinem neuen Fall wird das Team hinters Licht geführt. Überwachungsvideos zeigen die Explosion eines Autos, bei der Arkady Kolcheck, ein ehemaliger KGB-Agent, ums Leben gekommen ist.

Das Navy CIS L.A.-Team steht vor einer Herausforderung. Der psychisch labile und unter einer posttraumatischen Belastungsstörung leidende Scharfschütze Connor ist aus dem Veteranenkrankenhaus geflohen.

Am Strand werden die Leichen einiger Seeleute angespült. Wie sich herausstellt, handelt es sich um die Crew aus dem Öltanker, mit dem Arkady Kolcheck zu tun hatte.

Da Anna, Arkady Kolchecks Tochter, vom russischen Gangster Karposev entführt wurde, machen sich Kolcheck und Hetty auf den Weg nach Russland, um nach ihr zu suchen.