Paloma Reynosa und ihr Bruder Alejandro sinnen noch immer auf tödliche Rache. Weil Gibbs (Mark Harmon) einst deren Vater tötete, soll Gibbs' Vater Jackson (Ralph Waite) sterben. Zu seinem eigenen Schutz zieht Jackson vorübergehend bei seinem Sohn ein.

Nicholas Masons Enkelin Rebecca wird am Militärstützpunkt in Quantico aus dem Klassenzimmer während eines Gasanschlags entführt. Dem angeblich ehemaligen Versicherungsangestellten Mason gelingt es zwar zunächst Gibbs (Mark Harmon) hinters Licht zu führen und selbst auf die Spur der Entführer zu kommen, doch seine Enkelin kann er nicht retten.

Als ein Unbekannter in das Haus von Marine Sergeant Heather Dempsey einbricht, erschießt sie den Mann. Bei dem Toten handelt es sich um Glover Reese, einen Auftragskiller, der sich seine Fingerabdrücke entfernt hat.

Als Ducky (David McCallum) die Leiche von Petty Officer Bick untersucht, findet er in dessen Mund den abgerissenen Fetzen eines 100-Dollar-Scheines. Auf dem Schiff, auf dem der Tote diente, sind drei Millionen US-Dollar, die für eine CIA-Operation in Afghanistan verwendet werden sollten, spurlos verschwunden. Offenbar musste Bick sterben, weil er dem Dieb auf die Schliche gekommen ist.

Als Navy Commander Walter Daniels ein Interview für einen lokalen Radiosender gibt, werden er, ein Techniker und der Radiomoderator Adam Gator während der Sendung von Unbekannten erschossen. Offenbar galt der Anschlag Gator, der einige brisante Informationen über seine Zuhörer, eine Gruppe reaktionärer und militanter Bürger, veröffentlichen wollte.

Die Navy-Wissenschaftlerin Clea Thorson kommt bei einem Verkehrsunfall ums Leben. Bei der Obduktion der Leiche stellt Ducky (David McCallum) fest, dass die schwerkranke Frau anscheinend seit längerer Zeit einem gefährlichen Gift ausgesetzt war. Außerdem ist der Körper der Toten mit rätselhaften, chemischen Formeln beschriftet.

Der ehemalige Marine Commander Woodrow Iverson wird tot in einem Müllcontainer aufgefunden. Kurz zuvor ist dieser zusammen mit Tonys Vater (Robert Wagner) im Privatjet des Milliardärs Jonathan Royce in Washington eingetroffen. Offenbar war der Tote mit seinem Freund, dem Vice Admiral C. Clifford Chase, verabredet. Dieser weigert sich jedoch Auskunft über die Gründe des Treffens zu nennen.

Vance hat eine Revisionskonferenz einberufen, an der auch Zivas Vater Eli David, der Mossad-Chef, teilnehmen wird. Das NCIS-Team muss gegen seinen Willen mit israelischen Agenten zusammenarbeiten, um einen, von palästinensischen Terroristen, geplanten Anschlag auf Eli David zu verhindern.

Gibbs (Mark Harmon) und sein Team bringen Zivas (Cote de Pablo) Vater Eli David und Leon Vance (Rocky Carroll) in ein Schutzhaus. Bei einer Explosion wird Vance schwer verletzt und Eli verschwindet spurlos. Gibbs kann Eli in einer Synagoge aufspüren und stellt ihn zur Rede.

Navy Petty Officer Jerry Neisler, Zeuge eines bevorstehenden Mordprozesses, ist spurlos verschwunden. Anscheinend will ihn jemand an seiner Aussage vor Gericht hindern.

Special Agent Abigail Borin (Diane Neil) befindet sich per Zufall an Bord der Potomac, als Marine First Lieutenant Jeremy Nolan, ein hoch dekorierter Afghanistanheimkehrer, an Deck von Unbekannten erschossen wird. Gibbs (Mark Harmon) nimmt zusammen mit Borin die Ermittlungen auf.

Der Navy Anwerber Simon Craig wird in einer High School die Treppe hinuntergestoßen und durch einen Fußtritt getötet. Das NCIS Team nimmt die Ermittlungen auf und findet heraus, dass Craig homosexuell war. Sein letzter Partner war verheiratet und so vermutet das Team, dass sich um einen Mord aus Eifersucht handelt.

Sergeant Travis Wooten wird in seinem Garten tot aufgefunden. Nach der Untersuchung der Leiche ist Ducky sicher, dass er zu Tode geprügelt wurde. Wooten, ein ehemaliges Navy-Mitglied, verlor erst kürzlich seinen Job in einer Fabrik.

Um die Ausfallzeiten so gering wie möglich zu halten, begleitet Rachel das Team während einer Mordermittlung auf die USS Colonial. Dort wurde Commander Reynolds erschossen aufgefunden.

Ein Selbstmordattentäter verübt einen Anschlag auf Andor Gorgova, den Verteidigungsminister von Belgravien. Gorgova kommt mit dem Schrecken davon, doch dann wird seine Tochter Adriana entführt.

Corporal Zach Armstrong wurde gefoltert und ermordet. Gibbs' Team verhört Armstrongs Ex-Freundin Maxine, eine leidenschaftliche Gamerin. Bald darauf wird Maxine von Unbekannten verfolgt.

Eine Aushilfe des NCIS wird ermordet unter einem Auto gefunden. Der Mann war zwar nur kurzzeitig angestellt, in seinem Kofferraum findet das Team dennoch wertvolle Asservaten eines Falles.

Gibbs und sein Team sollen im Auftrag von Vance einen zwei Wochen alten Mordfall untersuchen. Der pensionierte Marine Yale Peyton wurde in seinem Wohnzimmer mit einer Axt erschlagen. Sein Sohn, der 18-jährige Nick, steht unter dringendem Tatverdacht.

Navy Lieutenant Commander Patrick Casey wird tot in einem Wald aufgefunden. Er wurde mit einem äußerst seltenen Gewehrtyp erschossen. Gibbs und sein Team erfahren, dass Casey im Besitz eines hochgeheimen Buches mit dem Titel "Operation Birdsong" war - ein erster Hinweis auf das Mordmotiv.

Gibbs, sein Team und EJ Barrett erhalten von Vance den Auftrag, den sogenannten Hafenmörder zu überführen, der schon in Spanien anfing, Navy-Angehörige umzubringen. Den Ermittlern hinterlässt er immer wieder kleine Botschaften.

Lieutenant Lauren Ross wurde ermordet. Auf einem Überwachungsvideo sieht man, wie Petty Officer Donner ihr das Genick bricht. Doch es stellt sich heraus, dass Donner bereits vor dieser Tat tot war.

Die Suche nach dem Hafenmörder geht weiter: Die Ermittler finden heraus, dass das mysteriöse Auge in Tonys Glas Trent Kort gehört, einem alten Bekannten der CIA. Kort informiert das Team darüber, dass ein ehemaliges Navy-Mitglied in einem CIA-Programm zum Killer ausgebildet wurde.

Der "Hafenmörder" befindet sich noch immer auf freiem Fuß. Er befindet sich weiterhin auf seinem Rachefeldzug. Als sich der Killer plötzlich freiwillig stellt, ist das kein Sieg für den NCIS.