Når en tidligere NCIS-agent blir funnet død, settes hele teamet i fare i jakten på morderen.
Psykologen Nat Getz returnerer for å hjelpe Sam og Deeks med å komme over traumene slik at de kan begynne å jobbe igjen. Resten av teamet fokuserer på mordet på en tidligere soldat og en journalist.
Deeks sliter fortsatt etter alt som skjedde, men han kommer tilbake til jobb for å hjelpe teamet med etterforskningen av en bioteknolog.
NCIS-teamet skal etterforske en mystisk kidnappingssak, mens Callen bestemmer seg for å konfrontere mannen han tror er hans far.
En tidligere militæroffisers kjæreste blir kidnappet og Nell etterforsker saken sammen med teamet. Deeks vet ikke at han har brutt en av Hettys regler.
NCIS får snusen i en tenåring som ødelegger terroroppdrag ved hjelp av sine utmerkede datakunnskaper.
Mordet på en sikkerhetsvakt fører teamet til en mesterhjerne som muligens planlegger et terrorangrep på et tog.
Med trusselen om et terrorangrep hengende over dem må teamet handle raskt. Samtidig oppdager Hetty at noen fra fortiden hennes er tilbake og kan ødelegge karrieren hennes.
Kensi og Deeks går undercover på rehabiliteringssenteret Tranquility Villa etter en militæroffiser blir funnet død.
Kensi og Deeks prøver å orden opp i forholdet sitt, mens Callen og Sam spør en gurkha, en nepalsk soldat, om hjelp til å finne en savnet minnepinne.
NCIS-teamet etterforsker en krigsforbryter som lever i Los Angeles under et annet navn.
NCIS etterforsker et angrep på en senators datter. Deeks går sammen med Sam og Callen for å sørge for at datteren er trygg.
Kensi og Granger gjenforenes med resten av NCIS-teamet i Los Angeles når mordet på en føderal agent i Los Angeles kan være knyttet til et terrorangrep.
Under etterforskningen av mordet på to tidligere militærentreprenører ender et av NCIS' medlemmer i fare. Callen går på en blind-date.
Callen og Sams nye mordmistenkte er en leiemorder de kom over allerede på sitt første oppdrag sammen. Mens de to reiser til Mexico for å finne ham, hjelper Deeks og Nate til med etterforskningen fra Los Angeles.
NCIS-teamet står overfor en utfordring rundt en eksplosjon ved et fiskemarked, var det et terrorangrep eller en narkotikahandel som gikk galt?
Når en lokal gjeng filmer henrettelsen av en ATF-agent må teamet finne ut hvordan agentens identitet ble kjent. Kensi forsvinner i Afghanistan og Granger er svært bekymret for hennes sikkerhet.
Midt i et spill på internett hører Eric at datasystemet blir angrepet. NCIS får i oppgave å finne ut om datasystemet som styrer de russiske missilene også er i fare. Et kjent ansikt fra Kensis fortid dukker opp i Afghanistan.
Hetty sender NCIS-teamet til Afghanistan da hun får vite at Kensi er forsvunnet, og at Taliban kan ha kidnappet henne.
Nell hjelper Deeks i etterforskningen av en tidligere marineoffiser som blir forfulgt av Al Qadea for å ha underslått Irakiske penger. Eric får en ny partner.
En undercover NCIS-agent blir tatt inn til avhør, mistenkt for å ha jobbet for en smugler når hans egentlige jobb var å etterforske ham. Kensi og Deeks diskuterer forholdet sitt.
En ti år gammel jente, som Sam tidligere beskyttet i Saudi-Arabia, forsvinner. Sam er overbevist om at det henger sammen med tyveriet av en programvare faren hennes har utviklet.
NCIS-teamet etterforsker en dødelig eksplosjon under et veldedighetsarrangement sponset av militæret, og en nyhetsreporter hevder å vite hvem som står bak.
I sesongfinalen finner teamet ut at et kartell planlegger og transportere kokain verdt milliarder av dollar til USA via en ubåt, og Callen og Sam får i oppdrag å finne det savnede fartøyet. Hetty reiser til Washington i forbindelse med oppdraget i Afghanistan.