Ziva, qui avait disparu en Afrique orientale lors d'une mission, a beaucoup inquiété ses collègues et amis. Son retour dans l'équipe rassure sa hiérarchie. Gibbs, quant à lui, retrouve la trace de son mentor, Mike Franks, qui l'avait formé dans le métier d'agent spécial. Franks pourrait être lié à un double meurtre. DiNozzo, alors qu'il enquête sur une tentative d'assassinat sur un prince saoudien en visite, croise son père.

Ziva è stata catturata da alcuni terroristi somali e la squadra fa ritorno in Israele per liberarla. Al termine della missione Ziva decide di ritornare negli Stati Uniti, venendo accolta nell'ufficio con affetto. Le vicende della stagione si incentrano poi sul colonnello Bell, collegato a Paloma Reynosa e Alejandro Rivera. I due sono entrambi figli di Pedro Hernandez, l'assassino di Shannon e Kelly Gibbs, a sua volta ucciso da Gibbs in cerca di vendetta molti anni prima. I due riescono a catturare l'agente speciale minacciandolo di uccidere le persone a lui care, partendo da suo padre.

I det första avsnittet av säsong sju räddas Ziva av Gibbs, Tony och McGee och när hon återvänder till Washington blir hon så småningom en NCIS-agent efter att ha sagt upp sig från Mossad för gott. Och mycket av säsongen fokuserar på ett mexikanska drogkrig och överste Merton Bell (Robert Patrick), en misstänkt mördare som anlitade advokaten M. Allison Hart för att representera honom. Och Hart blir snabbt en tagg i ögat på Gibbs genom att hon regelbundet dyker upp och skyddar eventuella misstänkta brottslingar.