Leon Vance wurde nach dem Tod von Jenny Shepard zum neuen Director des NCIS ernannt und hat sogleich personelle Veränderungen vorgenommen. Seit drei Monaten ist das NCIS-Team nun schon in alle Winde zerstreut. McGee als Leiter der Abteilung für Internetkriminalität, Tony als Agent zur See, Ziva ist zurück beim Mossad in Israel. Als auf sie plötzlich ein Anschlag verübt wird, wird auch beim NCIS Alarm ausgelöst. Und langsam kommt Gibbs dahinter, was Leon Vance mit der Trennung beabsichtigt.

Die Frau von Lt. Evans wird ermordet in ihrem Haus gefunden. Zuerst wird vermutet, dass ihr Mann sie getötet hat, aber bei Nachforschungen an Bord des Flugzeugträgers, auf dem Evans arbeitet, gibt es eine böse Überraschung: Auch der Ehemann wurde ermordet und der Täter hat sich seiner Navy-Papiere bemächtigt, um auf dem Schiff an die Sicherheitssysteme heranzukommen

Lieutenant Commander Carrie McLellan wird ermordet aufgefunden. Kurz darauf erhält Gibbs einen Anruf von Senator Pat Kiley, einem alten Freund. Er gesteht ihm, dass er mit McLellan eine Affäre hatte, von der seine Frau nichts wusste, und bittet Gibbs, seinen Namen der Öffentlichkeit nicht preiszugeben. Der Verdacht konzentriert sich zunächst auf den Stabschef des Senators, doch kurz darauf ist er auch tot. Alles deutet auf einen Selbstmord hin

Ethan Lacombe, ein Marine aus Stillwater, und sein Kamerad Taylor werden zusammengeschlagen. Taylor stirbt, während Lacombe schwerverletzt ins Krankenhaus eingeliefert wird. Gibbs’ Team wird auf den Fall angesetzt. Das Pikante: Gibbs stammt auch aus Stillwater und trifft bei seinen Ermittlungen auf alte Freunde, Feinde und seinen Vater, zu dem er jahrelang keinen Kontakt hatte. Schon bald ist der Minenbesitzer Winslow verdächtig, mit dem Fall etwas zu tun zu haben

Ein Mann wird tot aufgefunden. In seinem Mund findet sich der Hinweis auf eine Webseite – dort ist ein Video vom Mord zu beobachten. Und es gibt Hinweise auf ein zweites Video.

Bei einem Überfall auf die Bank eines Navy-Stützpunktes wird der Wachmann Ray Vittorio erschossen. Der Agent Dwayne Wilson wird dem Team um Gibbs zugeteilt. Gemeinsam mit Wilson geht Gibbs dem Fall auf den Grund. Vittorios Sohn Joey war an einem Diamantenraub beteiligt und ist seitdem mit den Steinen untergetaucht – seine Komplizen bei dem Raub wussten sich nicht anders zu helfen, als Ray zu erschießen, um Joey aus dem Versteck zu locken

Seitdem klar ist, dass der erschossene Brent Langer nicht der vom NCIS gesuchte Maulwurf war, arbeiten Gibbs und sein Team sowie Direktor Vance mit Hochdruck daran, den wahren Verräter zu finden. Unter Verdacht steht jetzt Michelle Lee. Gibbs stellt ihr eine Falle und weiht nicht einmal seine Leute ein – die Aktion geht schief. Schließlich gelingt es ihm und seinem Team doch, sie zu stellen. Lee behauptet allerdings, ihre Auftraggeber nicht zu kennen

Lee wurde als Maulwurf des NCIS enttarnt. Nun gilt es, die Hintermänner dingfest zu machen. Lee sabotiert jedoch Gibbs’ Versuche, den Mann, dem sie die Informationen übergeben soll, zu stellen, indem sie ihm rechtzeitig Zeichen gibt, aber dann wird er doch geschnappt. Bankston gibt an, seine Frau sei von einem Unbekannten entführt worden und der verlange die Übergabe der Datei Domino, sonst werde er sowohl die Frau als auch Amanda, Lees Adoptivschwester, töten.

Eine Party am Lagerfeuer findet ein jähes Ende, als der 26-jährige Petty Officer Greg Collins aus dem Gebüsch torkelt und tot zusammenbricht. Es scheint, als sei Collins Opfer eines Unfalls geworden, doch weist sein Körper erhebliche Verletzungen auf, die aus einer brutalen Schlägerei stammen. Schon bald stellt sich der mehrfach vorbestrafte Sam Bennett beim NCIS und berichtet, er und Collins hätten gelegentlich an illegalen Boxkämpfen teilgenommen…

Kurz vor Heiligabend wird ein älteres Ehepaar in seinem Haus überfallen und ermordet. Die Beschreibung eines Zeugen sowie Fingerabdrücke am Tatort führen die Polizei auf die Spur des Navy-Sanitäters Ned Quinn, ein Vietnam-Veteran, der bei einem Brand im Jahre 1991 ums Leben gekommen sein soll. Der Totenschein – so stellt sich heraus – wurde seinerzeit von Ducky ausgestellt, dem diese Fehlleistung aus den Zeiten vor der DNA-Analyse durchaus peinlich ist…

Als die Leiche des Navy-Lieutenants Neil Poletto gefunden wird, erinnert sich Gibbs sofort an einen Fall, der bereits vor über zehn Jahren für Aufsehen sorgte – die Prostituierte Celia Roberts wurde damals angeklagt, Poletto umgebracht zu haben, und verbüßt jetzt eine Haftstrafe. Während sich McGee auf den Weg nach Maryland macht, um der Sache auf den Grund zu gehen, passiert ein Mord und nun liegt es am NCIS-Team, den Mörder eines Gefängniswärters ausfindig zu machen…

Die Afghanin Mosuma Daoub attackiert Ducky. Gibbs und sein Team ermitteln, welche Gründe die Frau haben könnte. Und tatsächlich werden sie fündig: Ducky war vor 30 Jahren in Afghanistan als Arzt stationiert und hat damals den Bruder von Mosuma sterben lassen. Ducky erkennt erst jetzt, dass er damals die Marionette des Folterers Jerek, auch Mr. Schmerz genannt, gewesen ist

Rebecca Jennings und ihr Ex-Verlobter Kevin Nelson tauchen im Büro der NCIS auf, um Rebeccas Vater, einen Angestellten des Geheimdienstes, als vermisst zu melden. Und schon bald erfahren sie, wieso ihr Vater nicht aufgetaucht ist, als sie verabredet waren: Er wurde ermordet. Jetzt liegt es an Gibbs herauszufinden, wieso Jennings erschlagen, vergiftet und zu guter Letzt aufgeschlitzt und ausgeweidet wurde. Und woher kommt die Grünfärbung in Jennings’ Darm?

Als die Leiche des Marines Emilio Salazar gefunden wird, machen die Ermittler eine weitere Entdeckung: Neben dem Toten wurde eine Marine-Corps-Dienstnummer mit Blut geschrieben – die Dienstnummer von Gibbs. Während das Team den Mörder sucht, nimmt Gibbs Kontakt zu seinem ehemaligen Chef Franks auf, der ihm den Tipp gibt, in den Kreisen der Gang ‚PCs‘ zu forschen

Vor Jahren hatte Tony den Pentagon-Mitarbeiter Renny Grant aufgrund von Unterschlagungen hinter Gitter gebracht. Nun, drei Jahre später, taucht Renny wieder auf – und prompt wird der Hauptbelastungszeuge aus dem damaligen Fall ermordet vorgefunden. Gibbs, Tony und Abby machen sich auf die Suche nach Spuren, denn Renny behauptet eisern, dass er unschuldig sei. Und tatsächlich findet Abby DNA-Spuren, die bei der Aufklärung dieses Falls beitragen sollen

NCIS Special Agent Patterson wird erschossen aufgefunden. In der Hand hat er Visitenkarte mit der Nummer von Bart Lemming von der Homeland Security. Zuvor hatte er ein Gemälde an Abby geschickt, die sich darauf jedoch keinen Reim machen kann. Kurze Zeit darauf taucht ein gewisser Bart Lemming, ein ehemaliger Kollege Pattersons, auf, der seine Hilfe bei der Aufklärung anbietet. Als Abby herausfindet, dass die Farben des Gemäldes radioaktiv verseucht sind, machen sich Gibbs und Tony auf die Suche nach der Malerin

Direktor Vance bringt von einem Besuch in Washington eine alte Freundin mit. Taras Bruder Tyler war der beste Freund von Vance, bevor er ermordet wurde. Nun will Vance den Mord aufklären, allerdings ohne die Hilfe von Gibbs. Als Gibb erfährt, dass Tyler ein Marine war, es jedoch keine Dienstakte gibt, wird er misstrauisch. Er versucht von Vance die Wahrheit zu erfahren, doch der schweigt

Noah, der Sohn eines Navy-Kommandanten, findet auf dem heimischen Stützpunkt eine Waffe. Als seine Mutter sie entdeckt, meldet sie sich beim NCIS. Noah gibt zu, die Waffe nicht auf dem Spielplatz, sondern im Wald neben einer Leiche gefunden zu haben. Abby ist der festen Überzeugung, dass auf dem Revolver ein Fluch liege, denn schon bald wird Joey Ellis tot aufgefunden. Auch er hatte Kontakt mit der Waffe.

Gibbs muss seine persönlichen Gefühle zurückstellen und mit Trent Kort zusammenarbeiten, der zurückkehrt, um einen Banditen ausfindig zu machen.

Abby wird vom FBI angefordert um in einem Versuchslabor ein Heilmittel für eine ominöse Krankheit zu entwickeln. Der leitende Mediziner ist spurlos verschwunden, und so soll Abby die Forschungen zu Ende bringen. Im Krankenhaus lernt sie den Patienten Sergeant King kennen. Mit dem Ende der Forschung entdeckt sie, dass sie eine Biowaffe entwickelt hat. Als diese verschwindet, gerät ihr Freund King in Verdacht

Nick Chandler ist in Washington grausam gefoltert und ermordet worden. Schnell stellt sich heraus, dass eine Fahndung gegen läuft. Herausgegeben vom NCIS Office for Special Projects in Los Angeles. Gibbs und McGee fliegen an die Westküste um mit Special Agent Macy und ihrem Team, den Fall aufzuklären.

Gibbs und seine Kollegen scheinen dem Waffenhändler auf die Schliche zu kommen: Sie spannen das Netz immer enger. G. Callen arbeitet währenddessen als Undercover Agent, um so die Ermittlungen zu beschleunigen.

Als ein ICE-Agent ermordet wird, wird das Team des NCIS gezwungen, mit dem FBI und dem ICE zusammenzuarbeiten, um den Mord zu lösen.

Als Ziva nach Hause kommt, sieht sie Tony und Rivkin verletzt am Boden liegen. Tony hat seinen Gegner in Notwehr angeschossen, und kurz darauf stirbt Rivkin. Nachdem Zivas Wohnung in Washington in Folge einer Explosion ausgebrannt ist, fliegt Vance mit Gibbs, Ziva und Tony nach Tel Aviv, wo man mit dem Mossad in Sachen Terrorbekämpfung zusammenarbeiten will… Doch Ziva fühlt sich von ihrem Vater, Tony und dem Mossad verraten. Sie kann Tony nicht verzeihen.