Alors que Gibbs et McGee sont en Russie pour escorter un ingénieur informatique du NCIS, leur hélicoptère est attaqué. Ainsi débute leur combat contre un nouveau groupe terroriste, dirigé par un redoutable mercenaire : Sergei Mishnev. Comment Gibbs réagira-t-il lorsqu'une de ses ex-femmes sera prise pour cible par les tueurs de Mishnev ?

La stagione si apre con una trasferta del team in Russia. Qui il loro elicottero viene attaccato dagli uomini di Sergei Mishnev, un mercenario che per ragioni ignote è ossessionato da Gibbs. Benché i due si confrontino nel primo episodio il criminale sopravvive e raggiunge gli Stati Uniti dove inizia a rievocare la morte delle persone più importanti per Gibbs. Arriva addirittura ad assassinare una delle sue tre ex mogli (Diane) nello stesso modo in cui Ari Haswari aveva assassinato Kate. Si scopre dunque che Ari e Sergei erano fratellastri. Mishnev viene infine ucciso. Negli ultimi episodi l'NCIS si trova a fronteggiare un gruppo terroristico noto come I Chiamati che recluta giovani ragazzi in tutto il mondo. Nelle ultime scene Gibbs viene colpito da due colpi di pistola sparati da un bambino appartenente al gruppo. Il leader del NCIS dopo anni di missioni e casi risolti si trova improvvisamente in bilico, fra la vita e la morte.