L'équipe du NCIS est à la recherche d'un terroriste local qui se révèle être impliqué dans l'enlèvement en Syrie d'une américain récemment libérée. Pendant ce temps, le comportement inhabituel de DiNozzo inquiète McGee et Bishop.

Walt et son équipe enquêtent sur le meurtre d'une jeune femme adoptée par un couple qui révèle qu'elle a fugué 11 mois auparavant. Il s’avère qu’elle était dans une école pour des adolescents difficiles. Quant à Henry, il se fait tabasser régulièrement en prison. Walt n'arrive pas à entrer en contact avec lui et croit que quelqu'un bloque ses communications avec son ami.

La mort de Pavlenko complique l'enquête. Son corps est envoyé à la Nouvelle-Orléans afin d'être autopsié. Pride parvient, de son côté, à retrouver la trace de l'homme d'affaires à qui appartenait l'avion. Intrigué par la tournure que prennent les événements, Gibbs se demande si le frère d'Abby ne menait pas une vie parallèle...

Marie et François se rapprochent au milieu du chaos. Marie cherche tous les moyens pour rompre ses fiançailles avec le prince Tomas, fils du roi du Portugal. Tomas a un comportement de bourreau depuis que Marie a accepté de l’épouser. Pendant ce temps, François et Sébastien se méfient des véritables intentions de Tomas. Une confrontation avec une fin désastreuse a lieu.

Malgré l’opposition de Brodeur, Trudel décide de relâcher Kate. Officiellement suspendue, Kate va saouler sa peine au Thirsty Cowboy où elle croise Dave Thibault, un gars de mauvaise réputation qu’elle connaît intimement. Trudel rend visite à Kate et ne peut s’empêcher de discuter de l’enquête avec elle. Puis, un deuxième meurtre est commis, semblable au premier, et une autre lettre de Scrabble est retrouvée sur la victime. Il semblerait que le tueur tente de leur dire quelque chose…

Avant même qu’Allan Conner songe qu’il pourrait perdre son emploi en tant que chef du département de pathologie à l’hôpital de Bethune, une explosion survient au sous-sol. Même si Allan et Griffin travaillent bien ensemble pour traiter les victimes, les dommages sont catastrophiques. Pendant ce temps, la chef du personnel se cherche un bouc-émissaire responsable de l’explosion.

Lorsqu’un événement d’équipe de Tim tourne à la compétition, Georgie est obligée de s’unir avec le rival de Jade. Entretemps, Amy et Cass ont un désagrément à propos de l’associtation entre Ty et la clinique vétérinaire. Jack offre son aide à Tim dans une course d’orientation afin d’éviter un dîner avec la tante insouciante de Lisa.

Marie et François se rapprochent au milieu du chaos. Marie cherche tous les moyens pour rompre ses fiançailles avec le prince Tomas, fils du roi du Portugal. Tomas a un comportement de bourreau depuis que Marie a accepté de l’épouser. Pendant ce temps, François et Sébastien se méfient des véritables intentions de Tomas. Une confrontation avec une fin désastreuse a lieu.

Caroline, une étudiante de première année, est retrouvée sans vie dans un entrepôt désert de Manhattan à la suite d’un rite initiatique. Stagiaire chez Palster, une start-up prometteuse, elle avait énormément d'idées. Mais elle entretenait des relations très proches avec le jeune patron, qui lui valaient beaucoup de méfiance de la part des employés de l'entreprise. Tony a prévu un week-end surprise pour Laura, mais Jake vient mettre son grain de sel...

Après que son ordinateur portable ait été infecté par un logiciel de rançon, un vice-amiral recrute McGee et l’équipe du NCIS afin de retrouver le pirate informatique avant que le virus n’élimine ses fichiers personnels et professionnels. Pendant ce temps, Alex prend un congé pour aider sa mère, Marie Quinn, après avoir reçu un message texte disant « 911 ».

Mitch aide Jackson à fouiller son passé dans leur quête pour le remède. Pendant ce temps le reste de l’équipe cherche l’hélice triple dans un charmant village anglais.

Alors qu'il vient de croiser un ancien contact, Lou disparaît avec sa famille et ne donne plus aucune nouvelle.

Lorsque le véhicule transportant Jada Khaled est pris dans une embuscade, les agents de NCIS doivent trouver les coupables afin de libérer Jada et sauver l'enquête. Pour la première fois depuis qu'elle est de retour du Soudan, Sam est obligé d'affronter Jada.

Angie et Shade sont engagés par un enquêteur de police pour trouver un magicien ayant été capable de faire le meilleur tour de magie; échapper à la captivité de la police. Entretemps, Shade se voit offrir une opportunité de retrouver sa vie de gloire alors qu’on lui offre d’animer une émission avec son ex-femme Becca.

Camila, qui manque d’argent, de drogue et d’options, décide de prendre un très grand risque en voulant arnaquer des dangereux revendeurs. Teresa doit dont prendre part à une opération d’infiltration pour que ça fonctionne. Avec sa vie en jeu, elle est forcée de faire un choix qui changera le cours de son existence. Entretemps, alors que Brenda manque de produits, elle décide de se déplacer vers une drogue plus dangereuse et addictive.

Nell fait équipe avec Deeks sur une affaire impliquant un ancien marine soupçonné d'avoir détourné de l'argent d'Irak. Hetty contraint Kensi à rester au bureau avec Eric.

Les experts enquêtent sur les meurtres de deux personnages peu recommandables : un producteur de films pornographiques et un trafiquant de drogue. Le principal suspect est le fils adoptif d'un célèbre tueur en série.

,Alors qu'Olivia cherche un moyen de sauver Jake, on apprend la mort d'un ex-Président des Etats-Unis. Olivia est alors contactée par l'homme accusé d'avoir tenté de l'assassiner 30 ans auparavant, et qui clame son innocence depuis. Mellie rencontre la veuve et découvre le véritable visage de l'ex-Première Dame, une très forte personnalité qui a pris toutes les décisions importantes à la place de son époux.

Lorsqu'un camion diplomatique contenant du matériel non répertorié subit l'assaut de ravisseurs, les agents du NCIS doivent faire la lumière sur ce crime et trouver une façon d'identifier le contenu du mystérieux camion. De leur côté, Sam et Callen célèbrent cinq années de travail d'équipe. Mais, leur équipe est sur le point de vivre un grand défi puisque les deux hommes sont appelés à agir sous couverture pour une enquête.

Un animateur de radio connu pour ses propos radicalement conservateurs est retrouvé mort sous un pont et les indices sont contradictoires. Aubrey se montre très insistant pour collaborer avec Booth mais celui-ci n'est pas encore prêt à remplacer Sweets.

Après avoir sauvé la vie d’une femme, Christa plaide auprès de Neal pour effectuer une intervention chirurgicale qui assurera la reproductivité d’un patient. Mario est en conflit avec un de ses patients après lui avoir annoncé un diagnostic qui pourrait mettre en péril la carrière de hockey du patient.

Le meurtre d’un détective de la division des Crimes Sexuels mène l’équipe des Crimes Majeurs dans le monde de la pornographie à la limite de la légalité, où ils trouvent un usage endémique de drogues et une éthique questionnable. De son côté, la mère biologique de Rusty, Sharon Beck, revient avec une nouvelle surprenante.

Une cousine d’Angie lui demande de retrouver un bijou familial ayant été volé de sa chambre d’hôtel la journée de son mariage. L’enquête prend une autre tournure alors que la mère d’Angie semble être le principal suspect. Aussi, Becca rappelle à Shade que leur ancienne entente concernant la garde de leur fille est de retour.

Un homme Afro-Américain demande de l'aide à Melinda en lui expliquant qu'il a été attaqué puis tué par un de ses collègues blanc dans les années 1970. Cet homme hante depuis quelques temps le procureur quil s'était occupé du dossier, mais qui n'a rien fait malgré les preuves suffisantes. Melinda va devoir l'aider dans cette affaire, mais aussi aider le fils de ce dernier afin qu'il ne devienne pas raciste.