空军一号核武士官在和总统共进午餐之后突然抽搐身亡。海军犯罪调查处（NCIS）的吉布斯奉命来调查死因。FBI、特勤局等机构在空军一号上各执一词，吉布斯等人瞒天过海抢得先机，开始全面调查。正当事情一筹莫展，又有一名海军上尉在自己的车里死去。

凯特•陶德从特勤处辞职加入到了海军犯罪调查处，一名正在跳伞海军陆战队士兵坠车而死。后续调查发现士兵的降落伞被人为破坏，凶手很可能是他一起跳伞的战友。

一群大学生在海滩聚会，却听到海面上有枪声，随后一条空的、布满弹孔的摩托艇冲上了海滩，紧接著有一具尸体冲上海滩。案件表面是毒贩的争斗，但牵扯出的竟然是针对美国电网的恐怖袭击。

一名潜水的年轻人在珊瑚礁附近发现了一具衣冠济济的海军尸体，经过调查其在福斯特号上服役。吉布斯带着凯特和托尼来到军舰调查，而托尼在波多黎各的调查发现了更大的秘密，决斗从虚拟升级为现实，这个新兵混淆了现实和虚拟的界限。

一名在马利兰州国家公园打猎的猎人，无意中发现了一个F-14雄猫战斗机的外挂油箱，里面有一具已经成了木乃伊的海军中尉。经过调查，这个名叫舒尔茨的中尉是个卷走120万海军军费的嫌疑犯。

一个海军士兵休假期间在酒吧发狂，海军怀疑他吸毒可是没有证据，吉布斯受以前的队员斯坦邀请前来调查，托尼面对吉布斯对斯坦的欣赏心有醋意。

一具尸体在盐酸桶里被泡得面目全非，唯一的身份识别是他身上一处疑似潜艇兵的纹身，吉布斯怀疑有人冒名顶替，他带着凯特进了潜艇，托尼和诺福克办事处新人麦基合作在嫌疑人的房子发现惊人秘密。Mcgee第一次出现，这是个拥有麻省理工计算机硕士和约翰霍普金斯大学生物工程科系的天才。

一名路人拦车却险些被撞，当愤怒的路人试图把司机拽出来时却发现司机已经死亡，死因却是被其吞咽的宝石所杀。事件牵扯到关塔那摩的NCIS人员。

一名已经被家人埋葬的海军却在葬礼后电话自己的妻子，NCIS调查时发现有人冒充他的上司并且牵扯出CIA。

一位失去记忆的女士拦住一辆疾驰的车，声称自己的是被活埋的，她只记得一颗炸弹将要炸毁一艘海军舰艇。病人的记渐渐恢复，她是一位在德国公司的炸弹专家。

一個流浪漢在翻找垃圾桶時意外發現一條人腿，上面的文身番號證明死者是個海軍。 　　通過文身查到這名22歲名叫當姆年輕人的死因竟然是心肌梗塞！ 　　東尼和凱特來到登記當姆死亡的小鎮，小鎮年老的女醫生湯瑪斯把當姆死亡的過程說得滴水不漏。吉布斯查到了當姆的死亡保險受益人——他的姐姐，卻發現兩個人有著超越姐弟的關係。當姆的姐姐作為最大的嫌疑人接受調查，卻在她家衣櫃裏意外發現了湯瑪斯醫生……

海军陆战队招募办公室的一名士官长被狙击手射杀，杀手从几百米外的的墙上拿掉一块砖做瞄准点，手段非常高明。调查工作完全没有头绪，新的狙击案再次出现，在这时FBI又来横插一脚。

在格雷斯郡，一名海军上校在路边被杀害，钱物衣服都被洗劫一空，Gibbs必须和当地强悍的女治安官合作，可是这名治安官更大的兴趣是追求Gibbs。杀人现场的迹象表明，凶手可能是一名女性。陆续又有男性受害者出现，杀人手法相同，海军上校的妻子正在和他打离婚官司，而上校的女上司涉嫌对他性骚扰，她俩成为最大的嫌疑犯，可是在她们被监控后，出乎意料的凶手出现了。

Gibbs在“沙漠风暴”行动中的老上司黎安涉嫌抢劫300万军费，机场监测录像显示他偷偷回国了，他们来到黎安上校的小屋。里面只有一个已经中弹死去的人和一颗将要爆炸的炸弹。黎安上校给Gibbs打电话约他到一家咖啡馆会面，Gibbs摆脱FBI的跟踪来见黎安上校，上校告诉吉布斯自己是被冤枉的。FBI前来兴师问罪，Kate和Tony觉得吉布斯有什么事情瞒着他们。

噩梦开始，第一次出现摩萨德的神秘特工Ari Haswari，他通过以色列领馆的帮助潜入NCIS的验尸房，挟持了Ducky和Gerald，其目的为啦回收带有病毒恐怖分子尸体，并成功获得恐怖组织的信任。但是，NCIS的噩梦即将开始…

一名死去的海军上士从一个肮脏的厕所屋顶坠落，Gibbs率领众人来到现场。放跑了恐怖分子的Gibbs异常愤怒，Kate和Tony小心翼翼地跟着。死去的上士名叫戈登，是个军械库的仓储人员，平时和其他四个士兵混在一起，案发当晚，其他四个人也在附近的酒吧。

海军军官柯丁的妻子被杀，柯丁被判入狱，一年后柯丁似乎发现杀害妻子的真凶并从莱文沃斯监狱越狱。Kate奉命在柯丁家保护他的孩子，半夜柯丁突然出现。Gibbs和Kate来到柯丁的父母家，面对那个过早失去母亲的孩子，Gibbs让Kate和McGee留下保护这家人。

NCIS探员克里斯被人杀害，死后更惨遭剖腹，跟他死前查的一件案子有关。在克里斯的家里，Tony接到McGee的电话，得知了那是一桩贪污海军死亡案，死者是沃斯上校。Mallard医生在克里斯的身体里发现了相机存储卡，卡里的照片是一个叫阿曼达•瑞德的女人，Gibbs租下了这个女人对面的公寓进行追踪。

海军陆战队的Atlas上士在一个酒吧附近失踪，因为他是会组装小型核武的人员，Gibbs带领小组开始寻找他。可是Abby对比了档案发现萨科的队伍里已经失踪过3个人。Tony再次到酒吧探听情况，在喝过一杯酒后倒地，醒来发现自己和奄奄一息的Atlas上士一起呆在下水道里。

一帮玩极限运动的孩子在树林里发现一具被火箭炮打烂的海军尸体，经过调查，这名军官是军械库的守卫人员，杀死他的武器也出自军械库。Kate调查军官的家，Tony则假扮有污点的军官去卧底，在交易的时候却碰到了枪管局的梅林达，对方声称自己在秘密调查枪支走私。

海軍上尉詹森在逃生演習中從懸崖摔下身亡，在事故現場，吉布斯發現了一個壞掉的登山索掛鈎。事情沒什麼頭緒，只能從那個掛鈎上的指紋開始。麥基和艾比約會，兩人有點兒不歡而散…… 　　神父拉裏是詹森的好朋友，詹森上尉生前的最後兩個電話就是打給他的，可是他有完全的不在場證明，而且掛鈎上唯一的嫌疑指紋是詹森的妻子的，但是更大的秘密在裏面……

吉布斯夢到了那個逃脫的恐怖分子，也夢到凱特死在停屍房了，似乎要有不好的事情發生……在麥基的努力下，恐怖分子的身份終於查明，是個叫阿里的醫學博士。此時正好是以色列總統來訪的日子，恐怖分子似乎盯上了艦隊一號。阿里派人引開東尼，將凱特綁架，凱特覺得阿里的言行很奇怪。FBI找到吉布斯，希望吉布斯不要插手，因為阿里的真正身份是摩薩德的雙重間諜……