La Grenouille hat seine Tochter Jeanne und Tony zum Frühstück eingeladen. Tony will noch sein Auto umparken, aber La Grenouille schickt seinen Handlanger Henri vor – unterwegs explodiert der Wagen. Da Jenny Shepard Tony auf Jeanne angesetzt hat, um über sie an den Waffenhändler zu kommen, verfolgt sie das Geschehen vom NCIS aus über den Bildschirm. Am Tatort finden Gibbs und sein Team das ausgebrannte Autowrack und eine Leiche …

Ein Petty Officer wird tot in einem Auto an einer Brücke gefunden. Erst deutet alles auf einen Unfall hin, doch als Ducky die Schusswunde von einer Flinte im Bauch des Toten entdeckt, ist klar, dass es sich um Mord handelt. In der Nähe taucht die Leiche einer Frau auf. Ducky stellt fest, dass sie kurz vor ihrem Tod ein Kind zur Welt gebracht hat und danach erschlagen wurde. Die Spur führt zu dem Freund der Toten und seinem Vater, die zusammen eine Autowerkstatt betreiben.

Captain Trent Reynolds, ein Marine, der für den Militärgeheimdienst DIA gearbeitet hat, wird von seiner Frau Jill und ihrer Freundin Stephanie tot aufgefunden. Zur Ermittlung werden Colonel Hollis Mann und der NCIS hinzugezogen. Pikant ist, dass Gibbs unter der Leitung von Mann und Jenny Shepard arbeiten muss und dass Stephanie seine dritte Ex-Frau ist. Sie und Jill sind zunächst des Mordes an Reynolds verdächtig, doch Abby verfolgt derweil eine andere heiße Spur …

Die Leiche eines Mannes landet in der Autopsie. Als während der Obduktion Quecksilber aus dessen Gehirn tropft, hat die NCIS einen neuen Fall zu klären. Bei dem Toten handelt es sich um einen gewissen Hinton, der seine Identität ständig wechselte …

Lieutenant Arnett will sich vom Dach eines Hochhauses stürzen. Gerade als Gibbs ihn überzeugt hat, nicht zu springen, wird Arnett erschossen. Fieberhaft sucht das Team nach dem Täter, Arnett war Geheimnisträger, der Fall ist deshalb besonders heikel. Tony hat seine Frau Dana in Verdacht. Er beweist damit den richtigen Riecher, denn Dana hat tatsächlich versucht, ihren Mann mit perfiden Tricks in den Tod zu treiben. Nun gilt es nur noch, sie zu stellen …

Auf einem geheimen Navy-Forschungsschiff wird eine Leiche gefunden. Durch ihre Ermittlungen stoßen Gibbs und seine Leute auf ein weiteres Schiff und auf einen gefährlichen Virus, der hoch ansteckend ist und das ganze NCIS-Team in Gefahr bringt. Jenny versucht in der Zwischenzeit alles, um Aufklärung zu bekommen, doch die Geheimhaltung stellt sie vor immer neue Hindernisse …

Maddie Tyler, eine Freundin seiner Tochter Kelly, bittet Gibbs um Hilfe: Sie wird vom Marine-Sergeant Rudi Haas verfolgt. Haas hat Millionen-Beträge aus dem Irak geschmuggelt und braucht eine Ziviladresse, wohin das Geld geliefert werden kann. Er zwingt Maddie, ihn in ihre Wohnung aufzunehmen. Gibbs kann ihn in die Flucht schlagen, doch wenig später wird Maddie entführt. Er beschließt, den Fall auf eigene Faust zu lösen …

Der schwarzafrikanische Taxifahrer Thomas Zuri und sein Fahrgast, ein Admiral, wurden kaltblütig ermordet. Bei den Ermittlungen fällt dem Team der NCIS auf, dass es vor Kurzem eine Serie von Morden an schwarzafrikanischen Taxifahrern gab. Als Zuris Frau die Leiche identifizieren soll, stellt sich heraus, dass der Tote nicht Thomas Zuri ist. Der wahre Thomas Zuri ist Widerstandskämpfer im Exil und aus Furcht vor Mordanschlägen untergetaucht …

Abby zeigt einer Gruppe Pfadfinder ihr Labor. Von Carson Taylor gibt sie zum Spaß den Fingerabdruck in den AFIS-Computer ein, der den Jungen daraufhin als entführtes Kind identifiziert …

Der Marine Damon Werth, der im Irak gekämpft und drei seiner Männer gerettet hat, wird mit einer posttraumatischen Belastungsstörung ins Krankenhaus eingeliefert. Kurz darauf bricht er aus und entführt einen der Psychiater. Gibbs und sein Team können ihn nur mit großen Schwierigkeiten überwältigen. Bald finden sie heraus, dass Werth mit Steroiden vollgepumpt ist, was seine Aggression und auch den Gedächtnisverlust ausgelöst hat …

In der Nähe einer Moschee wird der tote Muslim Abdul gefunden. Gibbs und sein Team stoßen bei näherer Untersuchung der Moschee auf das FBI, das dort Aktivitäten von Al-Quaida-Leuten vermutet: Ein Deutscher soll jugendliche Muslime für das Terrornetzwerk angeworben haben …

Als Gibbs und sein Team gerade dabei sind, ein Lagerhaus, in dem sich ein wertvolles Radarsystem befindet, zu observieren, wird ganz in ihrer Nähe plötzlich der zwielichtige Börsenmakler Scott Rowe erschlagen. McGee macht darauf eine schreckliche Entdeckung: Das Radargerät wurde gestohlen! Gibbs gelingt es, einen Junkie ausfindig zu machen, der den Mord beobachtet hat.

Die Leiche des Waffenhändlers La Grenouille wird gefunden, was für Gibbs und sein Team nichts Gutes bedeutet, denn schnell wird Jenny Shepard zur Hauptverdächtigen und alle Mitarbeiter stehen unter Beobachtung. Jennys mögliches Motiv könnte Rache sein, weil La Grenouille ihren Vater auf dem Gewissen haben soll. Gibbs beginnt sofort zu ermitteln, um ihre Unschuld zu beweisen. Doch dann taucht plötzlich die Tochter des Ermordeten auf, die Tony verdächtigt …

Der im Irak stationierte Marine, Captain Rankin, wird erschossen. Tony und Nikki Jardine machen sich sofort auf den Weg nach Bagdad, um den Fall vor Ort zu untersuchen. Doch der dortige Kommandeur, Major Varnai, will den beiden nur mit Widerwillen helfen. Mittlerweile hat das CIS-Team in Washington zwei weitere Verdächtige, die mit dem Ermordeten Grundstücksgeschäfte machen wollten. Doch der Boden war angeblich mit Schwermetall belastet und Rankin wollte aussteigen …

Ziva ermittelt undercover gegen Andy Hoffman. Er steht unter Verdacht, mehrere Frauen umgebracht zu haben. Um die Untersuchungen voranzutreiben, gibt sich Ziva als seine Freundin aus. Doch plötzlich spitzt sich die Situation zu: Ziva gerät selbst in Gefahr und erschießt den Mann …

Auf einer Baustelle der Navy findet man eine Leiche. Die Todesursache des Mannes, der laut Führerschein Baxter heißt, ist vermutlich ein Schlag auf den Kopf. Bei der Bergung des Toten findet Jimmy einen Reisepass, doch ehe er ihn aufheben kann, wird er von einem Unbekannten mit einer Waffe bedroht, der dann plötzlich wegläuft. Leider kann sich Jimmy nicht mehr an dessen Aussehen erinnern und dann stellt sich auch noch heraus, dass es sich bei dem Toten nicht um Baxter handelt …

Jenny ist in Begleitung von Tony und Ziva auf der Beerdigung eines alten Freundes, der angeblich an einem Herzinfarkt gestorben ist. Auf der Trauerfeier schnappt Jenny ein Codewort auf, das ihr noch aus alten Zeiten bekannt vorkommt – es bedeutet, dass ihre Tarnung von damals aufgeflogen ist, und ihr Freund wahrscheinlich ermordet wurde. Um Gibbs zu schützen, will sich Jenny freiwillig ihren ehemaligen Gegenspielern stellen. Doch das hat fatale Konsequenzen für die Direktorin …

Alle Mitarbeiter des Teams versuchen, den Fall aus Gibbs’ und Jennys Vergangenheit zu lösen. Gibbs selbst bekommt schließlich einen entscheidenden Hinweis: Anscheinend will sich die Komplizin eines Auftragskillers, den er vor neun Jahren aus dem Weg geräumt hat, an ihm rächen. Dem Team gelingt es schließlich, die Frau zu stellen, doch als sie zurück ins Büro kommen, hält Leon Vance, der neue Direktor, eine wenig erfreuliche Überraschung für die Ermittler bereit …