El equipo investiga la conexión que podría haber entre la explosión de un vehículo y un agente que desapareció seis meses antes. Además, Gibbs le pide al agente especial Alex Quinn que siga a su equipo.

La investigación de un asesinato en Quantico lleva al equipo a descubrir un plan para atentar con bomba y una red criminal que lleva mucho tiempo operando. Mientras tanto, Torres y Quinn se adaptan a sus nuevas vidas en el equipo de Gibbs.

Investigan la caída mortal de una miembro de la Marina. La mujer del doctor le dice a Gibbs que piensa que la mujer fue asesinada.

El equipo investiga el hallazgo del cadáver de un lugarteniente de la Marina en una embarcación militar en la que había civiles invitados pasando la noche. Por otro lado, McGee intenta pedir matrimonio a Delilah de la mejor manera posible.

Cuando un oficial desaparecido de M16 está relacionado con la muerte de otro oficial, Gibbs envía a Quinn y Bishop a investigar el caso.

Mientras investigan el secuestro de una oficial de alto rango que logró escapar de sus captores, los miembros del equipo descubren que el hecho está vinculado a su esposo, quien se encuentra desaparecido.

Torres rompe el protocolo con un testigo que es reclamado por el Departamento de Inmigración y Aduanas de los Estados Unidos. Por su parte, Abby, Bishop y McGee tratan de convencer a Tony DiNozzo Sr. para subarrendar el viejo apartamento de Tony.

La agente Bishop cuestiona su trabajo en NSA luego de haber ido a Gitmo a buscar evidencia de un asesinato; el hermano de Bishop la visita por el Día de Acción de Gracias.

El equipo investiga una serie de amenazas formuladas contra la congresista Jenna Fleming. Leon Vance, el director del equipo, se hace temporalmente cargo de la protección de la política.

Las pruebas halladas en la investigación del asesinato de un capitán de la Marina, vinculan el caso con la madre de Ducky, ya fallecida. Por otro lado, el equipo intercambia regalos por Navidad y Gibbs celebra la cena de Navidad con Fornell.

Una operación para atrapar a un empresario que está usando actos de terror para manipular el mercado de valores es comprometida, forzando al equipo de NCIS a buscar nuevas pistas.

Gibbs identifica al hermano de uno de los criminales más buscados por el NCIS y se infiltra en una formación paramilitar antigubernamental. Mientras tanto, Bishop y Reeves llevan a cabo juntos una investigación clandestina.

El equipo tiene que trabajar con la empresa de investigadores privados llamada Los Sherlocks. La empresa cuenta con un nuevo miembro, el padre de DiNozzo.

En una operación encubierta en un concierto de rock, se descubre que Abby tiene una bomba real. El equipo de NCIS tendrá que investigar este nuevo caso.

El crossover continúa en NCIS: Nueva Orleans S03E14 La caja de Pandora (II).

Bishop está más decidida que nunca a vengar el asesinato de su novio Qasim después de que Gibbs y el equipo encuentren una nueva pista en el caso de Chen.

McGee descubre su piso destrozado por un ladrón que intentaba encontrar un objeto de gran valor, escondido en algún lugar por el criminal convicto que vivía allí antes. Mientras, la congresista Flemming intenta convencer al director Vance para que haga carrera política.

Para cumplir el último deseo de un marinero moribundo, Gibbs y el equipo de NCIS reabren un caso de homicidio que se archivó como muerte accidental. Además, el caso recuerda a Torres una época trágica de su pasado.

Un Marine es asesinado durante el evento homenaje al Honor Flight Network, una ONG que permite a los veteranos visitar algunos de los monumentos conmemorativos de la II Guerra Mundial, como los de Vietnam y Corea. El equipo deberá tratar con un Veterano de la Guerra de Vietnam un poco cascarrabias para buscar pistas sobre la víctima.

Cuando el portátil del Vicealmirante es infectado por un virus, el equipo se pone en marcha para atrapar al hacker antes de que toda la información del ordenador desaparezca.

Torres debe recuperar las notas de un caso antiguo después del asesinato de un Marine, que parece estar relacionado con una banda de motoristas en la que se infiltró años atrás para una operación encubierta.

Un Sargento de la Marina ha sido asesinado en un parque nacional. Gibbs y el equipo de NCIS, colaboran con la policía montada para resolver una cadena de crímenes en el parque.

El estrés por la boda inminente entre McGee y Delilah llega al límite cuando Delilah es ingresada en el hospital. Mientras, el quipo de NAVY viaja al mar cuando un joven y sano oficial a bordo de un destructor de la marina, muere mientras duerme.

La temporada termina con Gibbs, Mcgee y Torres viajando a un área remota de Paraguay controlada por un violento grupo de rebeldes. Alli intentarán encontrar a un SEAL de la marina desaparecido.