Un bombardier russe qui survolait les côtes américaines sans autorisation disparaît des radars, sans qu'on sache s'il s'est écrasé ou abîmé en mer, ou s'il dispose d'une technologie lui permettant de se dissimuler. La menace est réelle.

Le jour du procès du Chef Argento pour crime de guerre est arrivé. Alors que tout se présente bien, le premier témoin de l'accusation, le Second Maître Kendricks change son témoignage et se désigne comme étant le tueur du prisonnier exécuté par le Chef Argento.

Lorsque Nell envoie Sam rencontrer un informateur qui envisage de dénoncer un secret militaire, la vie de Hanna est en danger lorsque l'homme tente de le renverser et de le tuer. En outre, Kensi et Deeks débattent de l'opportunité d'acheter ou non leur première maison.

Le corps d'un réserviste de la Marine assassiné est retrouvé par des voleurs au milieu d'un vol et le NCIS doit travailler avec les cambrioleurs pour trouver le tueur. De plus, Kensi et Deeks ont dû mal à décider s'ils sont prêts à faire le saut et à acheter une maison.

Afin d'obtenir des informations sur une question de sécurité nationale, Kensi doit se retrouver face à face avec un sociopathe qui est obsédé par elle depuis qu'elle l'a mis en prison il y a des années. De plus, bien qu'Eric cherche désespérément à assurer la sécurité de Kensi, il est forcé de quitter le NCIS.

Avant Noël, Hetty attribue à Callen le cas de son ancien frère adoptif et de sa femme qui, à leur retour aux États-Unis, sont accusés de trafic de drogue à travers la frontière dans ses réservoirs d'oxygène. De plus, Deeks a du mal avec la perte de son emploi au NCIS.

L'enquête de l'équipe du NCIS sur le meurtre d'un homme qui a vendu des informations militaires conduit à l'enlèvement d'un médecin dont la neurotechnologie de pointe pourrait être développée en armement avancé. En outre, les membres de l'équipe sont interrogés par le FLETC pour voir si Deeks ferait un bon agent du NCIS, et Callen essaie d'avoir une discussion importante avec Arkady.

Alors que le NCIS enquête sur le meurtre d'un homme sur le point de révéler la source d'une opération de contrefaçon massive, Pietra Rey, la mercenaire Brésilienne, devient leur principal suspect et révèle la véritable raison de son retour.

Fang, le faux-monnayeur, échappe d'un entrepôt au NCIS. L'équipe se met à sa recherche et comprend qu'il veut acheter une technologie de défense anti-missile avec ses faux-billets.

Lorsque la fille de Sam, Kam, est kidnappée après avoir menée des manifestations dans toute la ville, il ne reculera devant rien pour la retrouver. De plus, Deeks rejoint le NCIS et Callen cherche des réponses sur Anna.

Callen se rend au centre national de contre-terrorisme pour interroger un agent russe qui était impliqué dans l'affaire de crash d'avion sur laquelle il avait enquêté, mais les rôles s'échangent et ils est lui-même accusé d'être un espion russe.

Pendant que Nell garde Callen dans le noir au sujet de la recherche de Katya par l’équipe, Callen traque la personne qui le suit dans un endroit éloigné grouillant de Russes… et face à face avec Anna.

Pour sauver Joelle de nouvelles tortures par les Russes, Callen et le NCIS doivent offrir Anna comme appât à Katya. Aussi, Callen découvre finalement qui l’a accusé d’être un espion russe.

Callen et l’équipe découvrent qu’Anna est détenue par un groupe lié à l’éducation d’Anna et qu’elle doit la sauver avant d’être renvoyée de force en Russie. Aussi, l’amiral Kilbride fait une offre sérieuse à Nell.

Le NCIS obtient un disque dur contenant une fausse vidéo réaliste d’un terroriste décédé et doit récupérer la technologie dangereuse derrière elle. Cependant, lorsque les communications de l’équipe sont brouillées pendant leur mission, ils constatent que l’un des leurs a été victime de son potentiel.

Lorsque la technologie militaire est volée, un ingénieur sourd, Sienna Marchione (Raquel McPeek Rodriguez), qui a toujours voulu servir son pays, et le seul membre de son équipe à survivre au vol, aide Kensi et le NCIS à traquer la technologie avant qu’elle ne soit sortie du pays,

Deeks est kidnappé par un associé de Kirkin (Ravil Isyanov) qui a besoin de son aide et le NCIS enquête sur le tir d’un dauphin militarisé équipé d’une puce électronique russe. Eric Beale fait une offre intéressante à Nell et Hetty revient.