Als Callen unter einem Vorwand das National Counterterrorism Center besucht, wird er wegen Spionageverdachts verhaftet.
Das NTSF-Team stellt einen Dieb im Naturkundemuseum von San Diego und wird anschließend kreuzweise auf's Kreuz gelegt.
Nach einem aus dem Ruder gelaufenen Einsatz wird Trent suspendiert. Seine Vertretung sorgt allerdings dafür, dass die Dinge noch viel mehr aus dem Ruder laufen.
Das NTSF-Team jagt einen gefährlichen Serienkillerdelphin und greift dabei auch auf die Hilfe des inhaftierten, psychpathischen Serienkillers Lundgren zurück.
Jessica ist mit dem Bus unterwegs zu einem Bankett. Auf Grund eines Unwetters muss die Fahrt unterbrochen werden. Doch als es weitergehen soll, taucht eine Leiche auf...
Als Jesse bei seinem Gitarrenlehrer Danny zum Unterricht erscheint, muss er eine grausame Entdeckung machen - Danny wurde ermordet. Da aber zur selben Zeit am anderen Ende der Stadt auch noch eine weitere Leiche entdeckt wird, muss Jesse den Fall ganz allein untersuchen.
Als zwei Wanderer in der Nähe eines abgelegenen Küstenpfads ermordet aufgefunden werden, geht das Team auf die Jagd nach zwei Verdächtigen, die angeblich eine Reihe von grausamen Campingplatz-Morden begangen hat.
Als eine verkrachte Sängerin verdächtigt wird, ihren Verlobten umgebracht zu haben, decken die Ermittlungen auf, wie sehr Ruhm persönliche Beziehungen und Loyalitäten vergiften kann.
Unter einem Lkw, der auf ein Gelände der Navy gefahren wurde, entdeckt man die Leiche eines Marine-Lieutenant. Während die Ermittler versuchen, die Todesumstände des Mannes zu klären, kommt es zwischen ihnen wegen Ziva zu Spannungen.
Da McGee, Bishop und Torres wegen Ziva gelogen haben, hat Vance eine Strafarbeit für sie vorgesehen. Dabei gibt es bereits einen neuen Fall, der die NCIS-Agenten fordert: Auf einem Friedhof bietet sich ihnen ein schreckliches Bild.
Das Team untersucht einen seltsamen Todesfall. Allem Anschein nach hat Marine-Corporal Laney Alimonte, die unter Schlaflosigkeit leidet, unter dem Einfluss einer Hypnose-Therapie ihren Nachbarn erschossen. Gibbs kann das nicht glauben.
Kasie kann es nicht fassen: Dante, ein Freund aus Kindertagen, wird beschuldigt, einen eben aus dem Gefängnis entlassenen Unteroffizier erstochen zu haben. Auch wenn alle Indizien gegen ihn sprechen, ist Kasie von Dantes Unschuld überzeugt.
Das Team nimmt die Ermittlungen auf, als ein Marine-Soldat ermordet aufgefunden wird. Nach kurzer Zeit stoßen die Ermittler bei ihren Nachforschungen auf ein Motel, in dem in sämtlichen Zimmern Kameras versteckt sind.
Das NCIS-Team wird gerufen, nachdem ein Musiker des Navy-Orchesters unter ungeklärten Umständen ums Leben gekommen ist. Bald sind die Ermittler davon überzeugt, dass der Klarinettist sich nicht selbst umgebracht hat, sondern ermordet wurde.
Ein Offizier, der den aktiven Dienst quittiert hat, um als Profi-Gamer zu arbeiten, wird vor laufender Kamera ermordet. Das NCIS-Team nimmt die Ermittlungen auf. Gibbs muss zudem überraschend auf seinen Nachbarsjungen Phineas aufpassen.
Gibbs und sein Team helfen Ziva dabei, eine letzte Mission auszuführen, bevor sie, wie sie selbst sagt, endlich zu ihrer Familie zurückkehren kann. Bei den Nachforschungen wird den Ermittlern klar, dass "Sahar" noch am Leben ist.
Phineas ist verschwunden und die Ermittler unternehmen alles, um das Kind wiederzufinden. Nicht nur Gibbs beschäftigt dieser Fall persönlich, auch Torres ist betroffen, da er einst bei einem Undercover-Einsatz mit Kinderhandel zu tun hatte.
Ein Flugzeug ist abgestürzt, doch von der Pilotin fehlt jede Spur. Bald sind die Ermittler davon überzeugt, dass die Frau ihren Tod vortäuschen wollte. McGee muss indes eine schwierige Entscheidung treffen und sucht Rat bei seinen Kollegen.
Ein Sicherheitswachmann kann einen Raubüberfall verhindern, indem er einen der Räuber tötet, wird dabei aber selbst verwundet. Jane und Maura versuchen, den Fall zu lösen, doch die Suche nach den Komplizen des toten Diebes wirft einige verwirrende Fragen auf. Jane versucht indes weiterhin, Maura und Angela zu schützen. Doch ist der Preis dafür zu hoch?
Als eine Frau tot aufgefunden wird, erinnert der Tatort an eine Szene aus einem Horrorfilm. Die Ermittlungen führen die Polizisten schließlich zu einem erschreckenden Spiel, in dem die Leute dafür bezahlen, Angst und Schrecken zu erfahren.
Als bei einer Schießerei in einer ruhigen Nachbarschaft ein Mann stirbt, bekommen Jane und Maura es mit einer verschwiegenen osteuropäischen Gang zu tun. Maura wird krank, als sie versucht, Spaß und Arbeit unter einen Hut zu bekommen. Zum Glück haben Angela und Kent einige Hausmittelchen parat, die erstaunliche Resultate zeigen.
Korsak findet sich mitten auf einem Minenfeld wieder, nachdem ein Jogger eine Explosion gemeldet hat. Das Team arbeitet unter Hochdruck daran, den Mörder zu fassen, der den Boden mit Tretminen gespickt hat. Unterdessen lädt Ron Angela zu einem romantischen Ausflug nach Paris ein.
Als in Maine ein Polizist umgebracht wird, kann das Fluchtauto zu Alice Sands zurückverfolgt werden, die Jane angegriffen hat. Maura, Korsak, Frankie und Nina geben alles um herauszufinden, wieso die Frau so besessen von Jane ist, und sie endlich dingfest zu machen.
Nach der Schießerei im Finale der sechsten Staffel muss das Team alles geben, um die flüchtige Alice Sands zu finden und zur Rechenschaft zu ziehen, bevor Janes Leben zerstört wird.
Noch immer sucht die gesamte Bostoner Polizei nach Alice Sands, als das Team zu einem Autounfall gerufen wird, bei dem nicht alles so ist, wie es auf den ersten Blick scheint. Außerdem entwickelt sich eine neue Beziehung.
Das Ermittlerteam arbeitet im Auftrag der Toten - und der Untoten - als der Besucher einer Zombie-Convention ermordet wird. Angela beschließt indes, ihren Highschoolabschluss nachzuholen. Ihr Exmann war damals der Meinung, sie brauche keinen höheren Schulabschluss - eine Entscheidung, die sie bis heute bitter bereut.
Als ein Postbote ermordet wird, muss sich das Ermittlerteam mit einer aufdringlichen und exzentrischen Postinspektorin herumschlagen, die der festen Überzeugung ist, dass der Tod des Mannes Teil einer größeren Verschwörung ist. Maura macht nach wie vor ihre Verletzung zu schaffen und Angela schreitet ein, als sie erfährt, welch schreckliches Geburtstagsgeschenk Korsak für Kiki hat.
Als eine wohlhabende Frau tot am Treppenabsatz gefunden wird, ist schnell klar, dass es sich hierbei um keinen klassischen Unfall gehandelt hat. Bald schon ist das Ermittlerteam in ein Katz- und Mausspiel mit dem Mörder verstrickt, der das perfekte Verbrechen geplant hat. Maura entschließt sich schweren Herzens zu der nötigen Operation, was zu einer überraschenden Annäherung mit Hope führt.
Mit einer Bedrohung innerhalb des FBI konfrontiert, ist das Team gezwungen, eine verdeckte Operation von Jane und Wellers Wohnung aus durchzuführen. In der Zwischenzeit führt die Tätowierung zu einem Arzt mit einem tödlichen Geheimnis.
Im Herbstfinale arbeitet das Team daran, einen Feind zu bewältigen, und Jane und Weller werden mit einen gefährlichen Geheimnis konfrontiert, das sie auseinanderbringen könnte.
Nach einigen persönlichen Auseinandersetzungen muss das Team einen Weg finden, zusammenzuarbeiten, um fehlende nukleare Sprengköpfe aufzuspüren.
BRAVO muss Jun Yilin in Kambodscha gefangen nehmen, jedoch ohne ihre Anführer. Ray wird in diplomatische Verhandlungen hineingezogen. Jason muss seinem operierten Sohn bei der Genesung helfen - doch es gibt eine dramatische Wendung zum Schlechten.
BRAVO soll Informationen prüfen, die Chinas Drogenhandel mit einem möglichen Staatsstreich in Honduras in Verbindung bringen. Vor der Abreise haben Jason, Ray und Drew mit persönlichen Problemen zu kämpfen, was zu einer unbeständigen Dynamik führt.
BRAVO findet das Fentanyl, das Nazario mit der Schmuggelaktion in Verbindung bringt. Trotz Anweisung, sich unauffällig zu verhalten, vernichtet Jason es und tötet alle Wachen. Später macht das Team in Nazarios Lager eine schockierende Entdeckung.
Kasie kann es nicht fassen: Dante, ein Freund aus Kindertagen, wird beschuldigt, einen eben aus dem Gefängnis entlassenen Unteroffizier erstochen zu haben. Auch wenn alle Indizien gegen ihn sprechen, ist Kasie von Dantes Unschuld überzeugt.