女毒枭Paloma Reynosa的手下用机枪对Jackson Gibbs的商店进行扫射，但Jackson乘机从地窖后门逃走了。Jackson来到华盛顿和儿子住了数月，他感到有些无聊，想要回家重新开店。深夜时分，Franks秘密来到Gibbs的家里，他和Gibbs一边喝酒一边述说着过往发生的事情。

西弗吉尼亚州，一架非法载客直升机降落，驾驶员和一位乘客死亡，Gibbs在直升机的监控中发现了女毒枭Paloma。Abby根据驾驶员体内的寄生虫，分析出Paloma的飞行路线。面对Paloma对自己家人的死亡威胁，Gibbs小组和Jackson、Franks联手设下了陷阱，引诱Alejandro Rivera亲手射杀了姐姐Paloma Reynosa。

PS：Vance主任把Abby撰写的大毒枭Pedro Hernandez的死亡报道，归档在储物室的证物盒里。

NCIS来了三位实习生，Gibbs安排他们分别去了法证、法医和现场实习。匡提科高中发生了神秘气体泄漏事件，学生和老师在上课时都睡着了，小女孩Rebecca Mason失踪了。Gibbs小组调查发现Rebecca的爷爷Mason是一位退役的秘密间谍，他想要独自解救自己的孙女，但是他很快发现这是一个陷阱，绑匪正在的目标是他。Abby的实习生在Mason汽车上发现了关键线索……

海军拆弹专家Dempsey在家中枪杀了一位入侵者。NCIS发现Dempsey正在和已婚的FBI行政助理司长Gary Tolin私会，Abby通过精确搜索发现入侵者是一位职业杀手，但意外的是他的目标不是助理司长Gary Tolin，而是Dempsey中士。

PS：Tony被选中成为NCIS新的招募宣传册的封面了！但最终主任选中了一个权威的且正直的人……

海军士官Edward Bick的尸体在一个露天浴缸中发现，且凶手剖开了Bick士官的腹部，从胃中取出了某样东西。Gibbs小组调查发现Bick士官生前在执行一项CIA的机密任务，任务涉及三百万CIA的美钞。Abby在Bick士官的肺部检测出一种特殊的花粉，Gibbs调查发现CIA的Tennison指挥官监守自盗。

PS：Tony对Ziva的迈阿密新男朋感到好奇，他偷看Ziva的电子邮件，却被Ziva逮个正着。

一名枪手闯进乡村电台的直播现场中杀死了三个人，包括海军中校嘉宾和电台主持人Adam Gator，且主持人Adam是首要目标。Tony发现Adam因为即将的发言而被杀，Abby追踪一个恐怖组织MAH的来电，发现电话来自一个封闭式富豪社区“皇家森林”，他们计划来一次盛大的爆炸。爆炸发生的瞬间，Ziva迅速扑倒了Tony。

PS：Tony的嗓子严重发炎，导致几乎失音了，Ducky建议他在24小时内都不要讲话，以防止炎症恶化。

海军上尉Clea Thorson神色惊慌中在街头被公交车撞死，Clea是一名化学工程师，她的双臂和肚子皮肤上布满神秘的化学公式。根据Clea手臂上的空间坐标，Ziva和Tony找到了Clea的住所，那里有着更多的化学公式。Abby破译了化学公式，使得Gibbs成功抓住了罪犯。

PS：Tony的新女友喜欢角色扮演，她希望在周末狂欢中Tony能装扮成……

五角大楼的海军上将Chase在垃圾箱里发现了他的一位老朋友的尸体，受害者是退休的海军中校Woody Iverson。McGee发现Tony的父亲DiNozzo Sr和受害者生前搭乘同一驾私人飞机。Woody的死亡和54年前失踪的氢弹有关。Ziva利用DiNozzo Sr潜入Royce集团峰会，探查氢弹和谋杀讯息。

PS：DiNozzo Sr利用潜伏计划大肆谋私利，向NCIS报销了近万美金！Tony决定要和父亲好好谈谈……

一个女孩利用特殊装置盗刷信用卡，但她无意中盗刷了在恐怖分子监视名单上的信用卡，Ziva利用该装置找到了持卡人——摩萨德探员Malachi。

CGIS从墨西哥湾运来3具疑似走私者的尸体和空货箱，Gibbs发现走私者把3名巴勒斯坦抵抗前线的杀手运达美国，他们的目标是摩萨德主任Eli David。

Vance主任主持一个由NCIS高级成员组成的会议，他邀请了Eli David参加会议，Gibbs小组参与了Eli的安全保护。

Eli的安全屋发生了恐怖袭击，摩萨德探员Hadar死亡，Vance主任受重伤，David主任独自逃离了现场。Abby发现安全屋被事先预设好了定向散镖地雷。Ziva根据父亲留下的讯息找到了他。手术昏迷中的Vance主任，回忆起了20年前的一件任务……

20年前，位于阿姆斯特丹的三叉戟行动，这是Leon的新手任务，也是他和Eli的初次见面。当年他们同样制造了定向散镖地雷，用于对付任务目标。然而这次行动是一位NCIS高层为实现自身野心而精心安排的陷阱，Leon只是陷阱上的诱饵。此次NCIS高层会议是Leon和Eli共同安排的，他们邀请了当年那场行动的所有参与者，一同回顾行动细节，寻找真相……

当Gibbs得知三叉戟行动的目标是俄罗斯人Anatoly Zhukov时（见S05E18），便知晓了幕后真凶。

海军士官Jerry Neisler受到一份恐吓光盘，他在出庭前夕躲藏起来了，NCIS应联邦检察官的要求介入紧急调查，因为Jerry是一起平民谋杀案的唯一目击证人。

PS：Tony的行为发生了极大的转变，他不再捣蛋且主动帮助同事，他不在工作中狂飙电影台词，他也不再挑逗漂亮女人……，众人对他的突然转变极度不适应。

海军中尉Jeremy Nolan在一次游轮晚宴中死于枪战，CGIS和Abigail Borin（见S07E18）也是晚宴的客人。Jeremy中尉死前刚刚继承了亿万家产，但他无意继承家族企业，想要把公司转变为慈善机构，这无疑触动了家族中其他人的利益。

在弗吉尼亚州费尔法克斯的一所高中，海军招募员Simon Craig中士被推下楼梯后死亡。Simon中士是一位同性恋者，他为高中男孩Paul做心理辅导，但却被带有偏见的Paul父亲所杀害。

一对遛狗的邻居在自家的后花园里，发现了被殴打致死的海军中士Travis Wooten。NCIS调查发现Travis中士长期对妻子Georgia进行家暴，不堪忍受的妻子反击了，带着儿子逃离了丈夫。Abby发现了凶器的模样，帮助Gibbs锁定了真凶。

贝尔格莱维亚国防部长Andor Gorgova和美国国务卿在美国大使馆会晤时，遭遇恐怖袭击。NCIS奉命保护国防部长的女儿Adriana，Adriana在McGee的保护中遭遇绑架，这让Vance主任十分恼火。Gibbs发现Adriana的老师Fleming教授是恐怖袭击的幕后指使者，且Adriana的绑架是场骗局。

PS：害怕打针的Tony在Abby的美女护士战术下投降了；Gibbs的又一次擅自行动，令他和Vance主任之间的关系再次紧张起来！

地铁警察在一名扒手的失窃钱包中发现了被肢解的指尖和牙齿，指纹证明他们是属于海军下士Zack Armstrong的。McGee发现Zack下士的前女友Maxine在玩一款热门网络游戏“恐怖塔3”时，无意引发游戏死机，这导致了谋杀案的发生。而“恐怖塔3”主设计师Reed Snyder在游戏中植入木马程序，想利用百万玩家攻破五角大楼网络。最终时刻，Gibbs采用他一贯对付电脑的方式，终结了游戏……

一对小情人在停车场发现了NCIS前雇员Oliver Froman的尸体，Gibbs和McGee在受害者的汽车后备箱中发现了大量被NCIS查封的赃物，包括金融基金诈骗犯Leona Phelps被查封的财产。Gibbs发现凶手想要得到Leona基金的记账簿，便故意放出诱饵，引蛇出洞，人赃并获。

PS：NCIS总部迎来了一位新的同事——EJ Barrett，她是西班牙罗塔市NCIS分部的队长，而这个职位原本是Tony的，相似的过往令Tony和EJ的关系暧昧起来了！

退役海军上校Yale Peyton在自家中被杀，他被斧头砍了七下。嫌疑犯是Peyton上校的儿子Nick，Vance主任希望Gibbs能够找到弑父的铁证，但Gibbs十分怀疑Vance主任的动机。NCIS发现Nick是戒毒所的常客，他和父亲的吵闹也从不间断。在Vance主任的逼供下，Nick招供了杀父的罪责，但Gibbs却认为他在撒谎，凶手另有其人……

一对年轻的夫妇在森林里发现了海军少校Patrick Casey的尸体，受害者在附近的一块岩石上留下了血字遗言“鸟鸣”。NCIS发现Casey少校的遗言和一本名为《鸟鸣行动》的书有关，书中记载着国情局高层与军火商内外勾结的内幕，以及一次刻骨铭心的爱恋……

PS：Gibbs和Fornell共同的前妻Diane，邀请他们参加她的第三次婚礼……

华盛顿郊区的农场里发现了一具海军水手的尸体，受害者被凶手精心清洗，然后装扮成高级军官，最后用透明塑料布包裹起来，且他的住所也被清洁干净，只在冰箱中留下“杀人线索”——冰冻蛇口花。Gibbs从水手的胸章上得到线索，找到了另一位受害者。酒吧里P2P杀手为Tony点了一杯眼珠酒。

高级探员EJ Barrett被Vance主任召回的目的就是为了追查P2P谋杀案，初始案件发生在西班牙罗塔港口，迄今EJ团队已调查过三起P2P谋杀案。Vance主任希望Gibbs将案件交由EJ负责，但是Gibbs对EJ的办案能力表示怀疑。

PS：Ziva的迈阿密男友Ray突然来NCIS探望Ziva，这令Ziva十分惊喜，众人也惊讶的发现Ray是CIA探员。当EJ无意中说出Ray是P2P谋杀案的联络官，且他到华盛顿的目的是为了配合调查，Ziva顿时对Ray接近她的目的感到怀疑……

五角大楼里发生谋杀案，受害者是存档室的海军中尉Ross，监控视频清晰地显示了凶手Donner士官的谋杀过程。两天后，NCIS找到了失踪的Donner士官，但是他至少已经死去四天了。Abby破译了监控视频中的对话，发现Ross中尉被杀原因。Gibbs发现凶手使用了Donner士官的硅胶面具，进入机密档案室。

EJ和她的团队正式接管了P2P谋杀案，她在Palmer的帮助下，发现未知眼珠可以打开NCIS的虹膜锁。

PS：Tony和EJ的办公室恋情，令Tony在办公时魂不守舍，Gibbs对此很是不满。

一起新的P2P谋杀案发生了，Gibbs小组介入调查，Tony发现死者是他在巴尔的摩警察局的搭档Danny Price。Ducky随后发现这是一起模仿杀人案，凶手是警察系统的内部人员。Tony回忆起了自己在巴尔的摩的侦探生涯，包括他与Gibbs的第一次相遇。

EJ团队的夏威夷调查发现眼珠的主人是CIA探员Trent Kort，他在P2P杀手的袭击中幸免于难，但失去了一颗眼睛。

Kort向大家展示了一份CIA秘密影像档案“科学怪人行动”， Kort曾经训练一批海军成为卧底刺客，Jonas Cobb上尉就是其中一位，他在首次暗杀任务后失踪了，随后P2P杀手出现了。

Mike Franks在Gibbs的召唤下，再次回到华盛顿。在电闪雷鸣的暴风雨夜中，Jonas Cobb出现在Gibbs家附近，Mike在与Cobb的搏杀中，发出生命中最后的绝唱。

PS：NCIS剧情中少有的暴风雨夜，往往预示着不祥，在S03E01中我们送走了Kate特工，而这次Mike也离我们而去了……

EJ团队在抓捕Cobb时遭受袭击，Levin探员死亡，Cade探员重伤，逃过一劫的EJ自责不已。在四下无人时，EJ偷偷的从Levin的手腕中取出了一枚微型芯片。Tony意外得知EJ的舅舅是海军部长Phillip Davenport。

“科学怪人行动”是海军和CIA的联合行动，它最初的策划者是Vance主任，而Cobb的首次任务，正是海军部长Phillip私下批准的，Vance主任希望部长可以为自己错误的行为负责。

Cobb以Ray为诱饵，绑架了Ziva。正当Gibbs小组开始搜寻Ziva时，Cobb却投案自首了。Cobb是为了进入NCIS才投降的，他要向海军部长复仇。Cobb挟持了EJ、Palmer和Kort，他在最初之地和海军部长了结恩怨……

PS：Ray有了一个新任务，他收到一条秘密信息，“Kort在特拉维夫，尽快处理”；新任海军部长Clayton Jarvis交给了Tony一个秘密任务，NCIS中有一名探员正在出售绝密信息，Jarvis部长希望Tony不惜任何代价进行秘密调查……