A qui appartient le corps rongé par l'acide hydrofluorique et découvert sur la base navale, dans un baril de ce même produit ? Et pourquoi ce meurtre ? C'est ce que doit élucider l'équipe de Gibbs. Les conclusions de Ducky laissent présumer que l'homme était sous-marinier sur le Philadelphia récemment parti en exercice dans le cadre de man?uvres de l'OTAN. De l'avis de Gibbs, un imposteur s'est glissé à bord du sous-marin, prenant la place du matelot assassiné et encore non identifié. Accompagné de Kate, il se fait déposé sur le Philadelphia commandé par Peters, peu enclin à collaborer à l'enquête qui perturbe ses man?uvres. Parmi les cinq nouveaux sous-mariniers présentant une morphologie semblable à celle du cadavre hydrofluoré, Drews, opérateur sonar, retient l'attention de Gibbs et de Kate. A la base, les recherches d'Abby et de Tony éclairent l'enquête : le corps identifié est celui de Drews et l'homme qui le remplace sur le Philadelphia se nomme en réalité Shoan Travis. Membre d'un groupe d'écologistes radicaux, Travis projette de diffuser du gaz sarin dans le sous-marin. Se voyant démasqué, le kamikaze se suicide. L'équipage est alors en danger de mort.

Le capitaine de corvette Thomas Egan est assassiné sur la plage de Little Creek où il devait tester un prototype de fusil sonar ultrasecret. A plusieurs centaines de kilomètres de là, dans les bureaux de la CIA, Jeremy Worth, via un satellite de surveillance, est témoin du crime et en informe aussitôt la base militaire. Les premiers indices relevés par le NCIS indiquent que la victime a été poignardée par un gaucher. Overmayer, l'inventeur du fusil sonar dont Egan doutait des performances, Lauren Tayler, la maîtresse de ce dernier et sa veuve éplorée mais trompée, tous trois gauchers, sont sur la sellette. L'enregistrement satellitaire et l'intuition de Gibbs permettront d'y voir plus clair...

Le NCIS est en deuil. Cris, un des agents, a été assassiné et éviscéré, à priori par un individu qu'il avait pris en filature. Déterminé à ne pas laisser un tel crime impuni, Gibbs se souvient que Cris avait tenté de l'interpeller sur un dossier ; une ancienne affaire concernant le capitaine de corvette Voss. Décédé dans un accident de voiture, Voss était soupçonné de détournement de fonds. La carte mémoire de l'appareil photo numérique de Cris retrouvée dans son oesophage révèle les photos d'une femme, Amanda Reed, forcément liée à sa mort et à l'affaire Voss..

Un hélicoptère de la Marine est retrouvé sans les pilotes dans un champ agricole marqué de plusieurs cercles. Tandis qu'Abby est chargée des analyses biologiques, le NCIS retrouve le co-pilote chez lui et apprend que le pilote est parti seul à bord du Cobra, après avoir reçu un coup de fil provenant d'une station essence, dont le propriétaire se révèle peut coopérant avec l'équipe. Par ailleurs, une cabane incendiée est découverte, ainsi qu'un cadavre dont l'ADN est quasi-similaire à celui du pilote...

3h00 du matin, le capitaine de frégate Mickael Bornan est immolé par le feu en plein sommeil sur son lit d'hôpital. De retour du golf depuis 4 jours, il s'était plaint de douleurs à la poitrine et fut rapidement opéré à coeur ouvert. Selon le docteur Bayers, responsable de l'intervention, le patient a mené la vie dure au personnel du service. Le NCIS conclut à un assassinat. Dinozzo est ravi de retrouver Paula Cassidy, agent en mission avec Bornan sur le Kennedy, qui lui confie les nombreuses inimitiés du capitaine. Notamment avec l'officier Evan Hayers, dont le père avait maintes fois remis en place le jeune Bornan, à l'époque sous ses ordres. Seulement, Hayers, n'affectionnant pas particulièrement l'uniforme, a déserté ses quartiers...

Une jeune femme est témoin d'un meurtre dans l'immeuble en face de chez elle. Le temps qu'elle mette sa caméra en marche, l'agresseur et la victime disparaissent du champ mais elle a quand même pu distinguer un uniforme de marin. McGee, chargé de vérifier le bien-fondé de l'affaire parvient à convaincre Gibbs de la nécessité d'une enquête, malgré l'absence de cadavre. Sur place, l'équipe découvre les empreintes d'un autre marine, une arme et un coffret vidé de son butin. En assurant la garde de l'appartement en question, McGee, reçoit un appel de la jeune femme recherchée...

Alors que la Marine s'apprête à remettre à titre posthume la médaille d'argent (silverstar) au quartier-maître Dobbs mort au combat en Irak, les honneurs lui sont refusés à la découverte du corps de Norah Webb dans son hangar de location. Norah a disparu il y a deux ans, juste avant le départ de Dobbs, devenu le suspect idéal de la police à l'époque. Peu avant de s'engager, Dobbs avait confié une clé de ce hangar et son testament à une amie, Emy Pole, qui ne tarde pas à se suicider. Le JAG impose un ultimatum de 24 heures au NCIS pour résoudre l'affaire, avant l'enterrement.

Sur l'ordre du secrétaire d'Etat, Gibbs s'entretient avec Kyle Boone, un tueur en série qui doit être prochainement exécuté. Celui-ci a promis de révéler avant de mourir où se trouvent les corps de ses vingt-deux victimes. Paula Cassidy est dépêchée sur place pour la réouverture du dossier, vieux de dix ans.

L'équipe du NCIS escorte le chef des opérations navales, qui a reçu des menaces de mort par un groupe de défenseurs des droits de l'homme. Au cours de cette mission, McGee abat un homme qui semblait le menacer, seulement aucune arme n'est retrouvée. Par ailleurs, l'homme abattu se révèle être un policier en mission d'infiltration auprès d'un trafiquant de drogue. Alors que Jenny Shepard collabore avec la police pour déterminer s'il y a eu une bavure, Gibbs et son équipe font leur possible pour prouver l'innocence de McGee.

En démantelant un trafic de voitures fomenté par un Marines, les hommes de Gibbs tombent sur une tête humaine parfaitement conservée, appartenant au quartier maître Wayne, décédé et incinéré quatre mois auparavant. Le NCIS mène l'enquête du côté des pompes funèbres, dont un employé a disparu...

En enquêtant sur une affaire d'espionnage au sein du département de cryptologie du Pentagone, Tony et Ziva découvrent le cadavre d'une cryptologue à son domicile. L'équipe tente de déterminer s'il s'agit d'un suicide et si la femme était la taupe en question, avant de découvrir qu'elle n'était pas seule au moment de sa mort.

Un Marine menace de sauter du haut d’un immeuble avant d’être abattu sous les yeux du NCIS. L’homme, qui travaillait pour les services secrets au Moyen-Orient, était drogué à son insu. Par ailleurs, une rumeur circule sur le possible départ d’Abby, qui aurait accepté un poste dans un laboratoire spécialisé en biomécanique…

L'épisode débute montrant l'équipe en planque face à un garde-meubles qui abrite un nouveau et coûteux radar que la Marine compte tester d'ici peu mais qui a été volé quelques jours auparavant. Le NCIS espère coincer le voleur en lui tendant un piège suite à un email anonyme reçu quatre jours avant. Lors de la planque, McGee et Tony sont attirés par un deal de drogue qui a lieu sous leurs yeux depuis quelques jours. C'est alors qu'un des protagonistes de la transaction est retrouvé mort dans une ruelle tandis que le radar si précieux disparaît du hangar. Gibbs doit alors faire face aux assaults de ses supérieurs tandis que DiNozzo souhaiterait prendre une plus large part dans l'enquête sur le mystérieux homicide de la ruelle.

Gibbs est inquiet. Ziva travaille sous couverture pour démasquer un tueur en série particulièrement intelligent. Lorsque l'équipe perd le contact avec l'intrépide Israélienne, Gibbs met au point une opération d'intervention afin de la sauver coûte que coûte, quitte à perdre le bénéfice de l'enquête...

Deux étudiants tombent, lors d'une balade à vélo dans un parc, sur le cadavre d'une femme, qui se révèle être un Officier de la Marine. C'est alors que Gibbs reçoit un appel d'une vieille connaissance avec qui il avait servi autrefois, et qui est devenu depuis Sénateur. L'enquête l'amène alors lui et son équipe dans les locaux du Sénat des Etats-Unis.

C'est bientôt Noël, mais les agents du NCIS n'ont pas le temps de se reposer. Ils sont amenés à enquêter sur un double homicide. Des empreintes ont été retrouvées. Elles correspondent en tout point à celles de Ned Quinn, un vétéran du Viêtnam que Ducky avait déclaré mort vingt ans auparavant. Toute l'équipe met les bouchées doubles pour retrouver Quinn avant Noël. Gibbs pense toutefois que quelque chose se cache encore derrière cette affaire. Gibbs apprend que Quinn était revenu toxicomane du Viêtnam. Il aurait tenté de se faire passer pour mort en pensant faciliter la vie de son ex-femme et de sa fille, qui percevraient sa pension militaire...

L'agent spécial Jack Patterson, membre du NCIS, se fait descendre dans la rue alors qu'il venait de glisser un paquet dans une boîte aux lettres. Il était destiné à Abby, avec laquelle Patterson entretenait une relation téléphonique étrange, basée sur des échanges de données scientifiques. Le colis contient un tableau réalisé par une certaine Dina Risi. Gibbs et Tony partent à sa recherche.

Matt Burns, blogueur habitué à enquêter sur des scandales d'Etat, se fait assassiner. L'équipe de Gibbs souhaite enquêter sur sa mort, mais se heurte à l'inspecteur de police chargé de l'affaire. En effet, Burns venait tout juste d'accuser le NCIS d'avoir fait passer le meurtre d'un officier de la marine pour un accident. Il était sur le point de rencontrer un informateur pouvant lui en apporter la preuve.

Le factotum d'un prince saoudien, en stage de pilotage, meurt dans l'explosion de la voiture de son employeur sur le parking de la base de Pax River. Aussitôt après, l'attentat est revendiqué par un groupe terroriste. Dans le même temps, DiNozzo est surpris, et perturbé, par l'arrivée de son père dans les bureaux du service. Cette visite, apparemment privée, ne doit en réalité rien au hasard…

Dans un parc de Washington, un gardien s'isole dans sa voiture de patrouille afin de déguster une pâtisserie. Il est interrompu par une fusillade et croit même être pris pour cible, mais lorsqu'il sort de son véhicule, un homme ensanglanté surgit des fourrés et s'écroule. Il s'agit d'un ancien marine... porté disparu en Afghanistan depuis six ans ! Il vivait depuis lors sous une fausse identité.

Des secouristes sont en train de remettre un patient à l'équipe des urgences lorsqu'une voiture surgit en trombe sur le parking de l'hôpital et percute l'ambulance. Le conducteur de ce véhicule fou, un agent du service des opérations secrètes de la Navy, est mort. Duck et Palmer ont toutes les peines du monde à déterminer la cause du décès. La soeur du défunt, une journaliste, est quant à elle introuvable.

Une démineuse, qui a servi en d’Irak, appelle les secours après avoir tué un intrus entré chez elle par effraction. L’homme était un tueur à gages et la Marine était en compagnie d’un responsable du FBI le soir des faits. Le NCIS et le FBI mènent l’enquête pour savoir lequel des deux amants était la cible du tueur.

Gibbs fait appel au père de DiNozzo pour l'aider dans une enquête sur la mort d'un retraité de la marine qui travaillait pour une compagnie minière et maritime internationale. Son corps a été découvert dans une poubelle, au sein d'une prestigieuse école navale, alors qu'il venait d'arriver de Suisse. Anthony DiNozzo Sr., qui était à bord du même avion, semble être la dernière personne à avoir vu la victime vivante.

Un marine est tué en sauvant la vie d'Andor Gorgova, le Premier ministre d'une république étrangère venu signer un important traité avec un secrétaire d'Etat américain. Gibbs et son équipe sont chargés de protéger la fille de Gorgova, Adriana, qui fait ses études aux Etats-Unis depuis six ans. La jeune femme tombe vite sous le charme de McGee. Mais alors qu'elle est sous sa protection, Adriana se fait enlever.

L'équipe enquête sur un meurtre survenu au Pentagone. Le crime a été filmé par une caméra de sécurité. La victime est une jeune femme, lieutenant de la marine. L'affaire se complique lorsque le tueur identifié sur la vidéo est retrouvé mort après un accident de voiture. Ducky affirme qu'il était mort avant le premier assassinat. Gibbs pense que la relation qu'entretient Tony avec EJ affecte son travail.

The Cooler, un tueur à gages redoutable, est hospitalisé dans un état grave après avoir été renversé par une camionnette. Le détective Danny Sportelli, qui enquêtait sur lui, découvre qu'il s'apprêtait à éliminer un lieutenant de la marine, Geoffrey Brett. L'affaire est alors confiée au NCIS. Ziva est chargée d'escorter Brett vingt-quatre heures sur vingt-quatre. Parallèlement, Abby fait une découverte bouleversante...

Le père de Tony DiNozzo est le principal suspect dans une affaire de meurtre. Il a en effet été retrouvé ivre mort dans une voiture de location, avec le cadavre d'un marine dans le coffre. Le vieil homme n'a aucun souvenir de ce qu'il a fait la veille... L'enquête est confiée à Gibbs et à son équipe. Tony est logiquement mis à l'écart, ce qui ne l'empêche pas de mener discrètement ses propres investigations.

L'équipe enquête sur l'assassinat d'un militaire survenu alors qu'il s'apprêtait à divulguer des informations confidentielles sur un trafiquant d'armes international, Agah Bayar. Les enquêteurs découvrent que la victime était sur le point de vendre les plans d'un système de communication secret de l'armée américaine à Bayar. Parallèlement, un nouvel agent, Ned Dorneget, cherche à intégrer l'équipe de Gibbs.

Frankie Dean, coiffeur et ami de Gibbs, lui confie qu'il soupçonne son propre fils d'être le Tueur à la rose. Ce psychopathe, qui sévit depuis plusieurs années, vient de commettre un nouveau meurtre dont la victime est une jeune strip-teaseuse. Jethro lui promet de faire des recherches pour apaiser ses doutes. Il demande alors à Mallard de se servir de ses bonnes relations avec le légiste chargé de l'affaire pour récolter des informations.

Blessés, Tony et Ziva rejoignent le reste de l'équipe aux États-Unis, où ils sont hospitalisés. Ils sont interrogés sur les activités de Yaniv qui a été arrêté par des agents fédéraux. Gibbs va à l'encontre d'un ordre de la Sécurité intérieure en continuant à poursuivre Ilan Bodnar afin que Ziva puisse enfin accomplir sa vengeance. Grâce à ses analyses informatiques, McGee parvient à localiser le malfrat israélien à New York.

Vance reçoit la visite de Richard Parsons, un avocat indépendant diligenté par la Sécurité intérieure, qui souhaite se pencher sur le double assassinat de Jackie et Eli David. Il décide alors de suivre l'équipe qui enquête sur un quartier-maître, faisant l'objet d'une surveillance suspecte. Sa présence intrusive devient vite pesante pour les agents, notamment Ziva qui est troublée par ses questions d'ordre personnel.

Les agents du NCIS enquêtent sur une explosion survenue dans l'appartement de Terence Keith, un sous-lieutenant de la Marine, et qui a coûté la vie au gérant de l'immeuble. Le soldat, âgé de 26 ans, est en permission pour deux semaines et semble avoir disparu. Abby découvre bientôt son empreinte sur le mécanisme de la bombe. Dans le même temps, McGee égare son badge et sa plaque mais préfère les dissimuler à Gibbs.

L'équipe du NCIS enquête sur l'assassinat d'un quartier-maître avec délit de fuite survenu sur une base militaire. Elle soupçonne rapidement le sergent Justin Dunne dont la voiture porte des traces de la victime. L'ancien agent Carrie Clark, aujourd'hui avocate, s'occupe de la défense de Dunne et affirme que son alibi est solide. Parallèlement, McGee s'inquiète du comportement étrange de Tony.

Un homme s'étant fait passer pour un officier de la marine tire sur DiNozzo. Ce dernier riposte et abat l'inconnu. Seul témoin du drame : le père de DiNozzo, présent en ville pour faire certaines révélations à son fils. Le vieil homme est alors interrogé par un agent de l'Inspection générale qui mène une enquête sur cette affaire. Abby découvre que la victime était un détective privé réputé.

Un photographe de la Marine disparaît alors qu'il devait témoigner devant la cour martiale. L'équipe du NCIS enquête sur l'assassinat dont il a été témoin en Afghanistan ainsi que sur son dernier reportage sur les anciens combattants sans-abri dans Washington et ses environs. Au domicile du photographe, DiNozzo et Bishop trouvent une lettre de menace ainsi qu'une seringue contenant de l'héroïne.

Le NCIS fait équipe avec l'agent Fornell du FBI pour retrouver la trace d'un terroriste américain, repéré en Syrie, de retour sur le territoire américain...

Après avoir découvert un marine assassiné à Quantico quelques heures après avoir appelé Gibbs au sujet d'une affaire, Bishop et McGee vont devoir se faire passer pour un couple marié afin de surveiller un lieutenant de la Marine et son épouse.

Gibbs devait donner un cours de préparation au terrain à de jeunes recrues, mais il ne s'est pas présenté. Personne n'a eu de ses nouvelles depuis. Gibbs a bel et bien disparu. Même Leon Vance, le patron, est inquiet. McGee et Torres décident de se lancer à sa recherche. Ils se rendent dans le petit resto où leur collègue a l'habitude de prendre son petit-déjeuner. La seveuse leur confirme qu'il est bien venu le matin même, mais qu'il n'est pas resté longtemps. McGee réussit à convaincre Abby de traquer le signal du téléphone portable de Gibbs...

Gibbs, McGee et Torres se rendent dans une région éloignée au Paraguay, contrôlée par un groupe de rebelles violents, dans le but de localiser un Navy SEAL disparu lors d'un voyage non autorisé.

Sloane est catégorique : un homme qui la tenait en otage et la torturait il y a des années en Afghanistan, et qui aurait été tué après son sauvetage, est vivant et à Washington DC, conduisant Vance et Gibbs à craindre qu'elle soit prête à tout risquer pour détruire cet homme.

Gibbs mène une enquête tout en se confiant au docteur Confalone a cause de son passé