Een zesjarige jongen informeert het NCIS-team over de verdwijning van zijn papa. Het kind vermoedt dat de vader ontvoerd werd. Als het NCIS-team een onderzoek start, blijkt dat de verdwenen man werkte aan een geheim project. Enkel hij beschikt over de code om de projectgegevens vrij te geven. Terwijl Gibbs de jongen onder zijn hoede neemt, ontdekt het team dat een hacker de geheime informatie heeft bekeken...

In NCIS moet een team van speciaal opgeleide mensen misdrijven zien op te lossen, waar marinepersoneel bij betrokken is. De elite-eenheid wordt geleid door speciaal agent Leroy Jethro Gibbs (Mark Harmon). Samen met zijn teamleden probeert hij iedere zaak tot een goed einde te brengen.Een onorthodoxe werkwijze wordt daarbij niet geschuwd... Gibbs wordt geassisteerd door voormalig detective Anthony Dinozzo (Michael Weatherly). Zij worden daarnaast ondersteund door forensisch deskundige Abby Sciuto (Pauley Perrete) en medisch onderzoeker Donald Mallard (David McCallum).

Als een officier op de snelweg wordt doodgeschoten, neemt het NCIS-team het onderzoek voor zijn rekening. Het dubbelleven dat het slachtoffer schijnbaar leefde, is een eerste aanknopingspunt. Kan dit hen op het spoor van de moordenaar zetten of moeten ze hun onderzoek op een andere piste richten?

In een graftombe die dateert uit de Burgeroorlog wordt het lichaam van een man aangetroffen. Het slachtoffer, een sergant, werd blijkbaar levend begraven. Het CSI team probeert zoveel mogelijk informatie over hem in te winnen. Intussen wordt Gibbs door zijn nieuwe baas Jenny Sheppard ingelicht dat Ziva vanaf nu voltijds deel zal uitmaken van het NCIS-team.

Gibbs krijgt de opdracht om een gesprek aan te knopen met een veroordeelde die wacht op zijn terechtstelling. Het is de bedoeling om te achterhalen waar de moordenaar zijn slachtoffers heeft verstopt. Kan Gibbs de informatie loskrijgen of moet het team op eigen krachten het onderzoek verder zetten?

Nog steeds teneergeslagen door de dood van Kate, wordt Gibbs emotioneel geraakt als Ari Ducky ontvoert. Nadat hij en Jenny onder vuur worden genomen, is Gibbs er van overtuigd dat hij voor eens en voor altijd moet afrekenen met Ari. Welke rol kan Ziva daarbij spelen?

Na de terroristische aanslag en de plotse dood van Kate blijft het NCIS-team verweesd achter. Elk op hun eigen manier gaan ze om met de gebeurtenissen. Het is nu prioritair om zoveel mogelijk informatie over Ari te verzamelen en om een manier te vinden om hem te stoppen voor hij nog meer schade aanricht. Terwijl Gibbs zich schuldig voelt om de dood van Kate krijgt hij te horen dat Jenny Shephard (Lauren Holly) de leiding van het NCIS op zich zal nemen. De vrouw is voor hem geen onbekende...

Een groep terroristen zint op wraak en stuurt Ari op pad om Gibbs te vermoorden. Het NCIS team start een zoektocht naar de huurmoordenaar, maar als ze ontdekken dat Ari een omvangrijker plan heeft opgevat, lijkt het al te laat...

Wanneer Tony een mysterieuze brief opent in de veronderstelling dat die voor hem bestemd is, komt er een kleine hoeveelheid wit poeder vrij. Kan het goedje een dodelijk virus verspreiden? Kate roept hulp in en wordt uit voorzorg samen met Tony in quarantaine geplaatst. Mc Gee en Gibbs trachten zo snel mogelijk te achterhalen wie de afzender van het poeder is en hoe ze hun vrienden kunnen redden...

Een jonge marinier komt in Irak om het leven. In zijn thuisstad werd hij door de politie ondervraagd voor de moord op een jong meisje. Terwijl de bevoegde instanties door zijn persoonlijke bezittingen gaan, doen ze een lugubere ontdekking. Wie neemt het nog op voor de overleden soldaat?