Ziva偶然目睹了一场政治性暗杀的全过程。Gibbs正享受着退休生活，因此Ziva只能独自处理自己出现在现场这一巧合。她知道FBI正到处搜索自己，因此躲藏起来。现在由Tony带领的NCIS小组努力证明Ziva的清白。然而当事态变得更复杂，Ziva只得向一直相信她的人——Gibbs求助

Fornell逮捕的一个囚犯越狱了，他威胁要对付Fornell和Fornell的女儿Emily。Gibbs中断退休生活回来帮助他解决危机。Gibbs和小组成员重新调查这个囚犯的抢劫案。调查期间向一个退休海军——逃犯入狱后唯一一个保持联络的人问话。整个调查过程引向了一个意想不到的结果。

一辆被遗弃的车辆上遍布血迹，这俩车属于一个失踪的海军中尉。调查中发现这个失踪的中尉一直在剖析男人、希望能筛选出一个理想的结婚对象。他们还发现中尉曾经到一个酒店参加相亲聚会。为了发现更多线索，Ziva乔装打扮去参加那个聚会。刚完成心理学学位的Ducky忙着展示自己的新学问、对Ziva见到的男人逐一进行分析。Jenny私底下向Tony提供了一个职位。

警察逮捕一个持有武器的男人时，一俩载有尸体的车撞向了警车。被逮捕的男人是俄罗斯人，而国土安全局声称该男子是为他们工作的。这个俄罗斯人和Gibbs前上司MikeFranks以前办的一个旧案子有关联。Mike中断退休生活回来将他绳之于法。

地产经纪带客人看房子时，在空屋里发现一名失踪准下士的尸体。NCIS发现他最初被埋在后院然后又被挖出来。识别身份后，他们发现下士是被派往伊拉克服役的，但却始终没有去报道。接着他们又发现了新线索——下士竟然有两个未婚妻。Abby分析这两个女子的DNA，希望找出哪个能与尸体上发现的DNA吻合。

万圣节的夜晚，一海军士兵在家中遇袭，女儿被绑架，绑匪索要赎金。NCIS接报到场，展开调查。在调查过程中，他们发现这对夫妇已经分居，而妻子是有外遇的人。调查重点放到妻子的前男友身上，但审讯后一无所获。

海军上校在基地里的高尔夫球场打球时，突然被炸得粉碎。NCIS联同陆军罪案调查处一起调查疑似恐怖袭击。接到CIA提供的线索后，他们一起去到一个废弃的仓库，随即发现是个陷阱，这个仓库已经安放好定时炸弹了！Mcgee运用他高超的电脑技术黑进了政府的秘密档案里，发现了恐怖组织的基层架构。

军部在酒店举行酒会，一个被授予荣誉勋章的退伍老兵尸体从天而降。NCIS展开调查，他们发现这个老兵并不是自杀的，而且退伍之后一直无家可归、是个流浪汉。在清点他的个人物品时，发现了一些对他不利的证据，但Gibbs决心证明他的清白。

Mcgee的妹妹Sara神智不清、满身鲜血地出现在他家门口。为了帮助心爱的妹妹，Mcgee不惜冒失去工作的危险、没有按规矩上报。Mcgee努力的想找出妹妹身上发生了什么事，与此同时，NCIS接到了一个海军士兵被杀案，种种线索都引向Sara，情形相当不利Tony和Abby都忙于解决自己的感情问题，而Mcgee貌似有另外一个秘密。

在施工人员清理海军基地某建筑的暖气管道时，发现一具烧焦的木乃伊。NCIS与FBI一起调查这个案件。识别身体后，惊人地发现这具尸体竟然是连环杀手。整队人去死者家中调查，发现了震惊的事情

名为“OTTO"的人工智能机器车辆将一海军上尉锁在车厢内并释放一氧化碳将她杀害。这个智能车辆的研究是国防部高科技项目的组成部分。将车辆拖回车库研究的Abby，几乎也被该车谋杀。队员们努力找出谁是这一连串谋杀行动的幕后真凶。Tony频繁造访医生，Ziva暗自担心不已

一名海军高级情报员在汽车旅馆的小房间内被杀。NCIS接报到场寻找真凶。由于死者于三天前遇害，小镇的警察局声称完成了对现场的证据收集分析工作。但Gibbs发现案件另有玄机，可能于恐怖袭击有关联，他坚持用自己的方式调查案件，不让小镇当局当作普通案件处理亮点：小镇的CSIMM很聪明，案件迂回曲折。

十公斤高浓度化学毒气武器落入被通缉的恐怖分子MamounSharif手中。在Mann帮助下，NCIS试图在他发动恐怖袭击前找到并阻止他。

抓到一个国际武器交易家后，NCIS得知海军的机密武器系统将被卖给一个外号为“LaGrenouille”的武器交易家。为了能有证据和理由抓捕“LaGrenouille”，他们决定派出Ducky作为卧底，达成交易，以此为理由抓捕他。与此同时，他们发现CIA也参与了这个案件，而且CIA另有打算。

城市一个被遗弃的角落里发现了一具士兵的尸体，种种迹象表明他是死于过量吸毒。当更多证据被发现之后，揭发出这是谋杀案。Tony在调查过程中与当地警方合作无间。

国际原子能机构的调查员——一名海军上尉被人暗中用放射性物质毒害，NCIS致力找出真凶。上尉声称只有他的两个同僚知道他的下一个任务。无论凶手是谁，目的都是阻止他进行下一步调查工作。真凶迟迟未找到，身在医院的上尉竟继续出现中毒现象，变得越来越虚弱。在相处中爱上他的Ziva痛苦不已

军用陵墓的墓室泄露出气体，工作人员查看时，墓室竟炸开，满地都是肢体残骸和尸液，场面极度恶心。NCIS接报后，要辨认出残肢的身份、找到他们在世的亲人，从而找出受害者间的联系、缩窄嫌疑人的范围、找出是谁犯下如此恶行。

一个被认为已经冻死的海军在Ducky的验尸台上复活。NCIS研究他最近几天的活动情况，试图找出在他身上发生什么以及谁要致他于死地。随着调查的进行，他们发现受害者通过货运机穿梭于巴格达和美国之间。并发现一些与Gibbs过去有关的事情。亮点：出人意料的死者，出人意料的案件。死者是Franks的儿子，剧中也有Franks的登场。

Gibbs的小组在周末与AgentPaulaCassidy的小组调休。Cassidy的小组接到匿名电话举报，尾随可疑人物进入可能是恐怖组织开会的地点。结果这是个陷阱，目标地点发生爆炸，小组除了Cassidy外无一生还。Cassidy内疚不已，认为是自己的错。Gibbs的小组也很自责，努力找出幕后黑手。伊斯兰教派为牺牲探员举行的悼念会上，另一次爆炸又准备发动了

一连串命案接连发生，而死者都是Mcgee新书中角色的原型。也因为这样，Mcgee感受到非常大的压力，并且有很深的罪恶感。

一心想将LeGrenouille绳之于法的Jenny单独与一个线人会面。会面时，线人被人射杀，Jenny很懊恼。NCIS搜集现有的所有信息，企图抓住对手。

一个盲人摄影师无意中拍到一个海军职员的尸体。他运用超群的嗅觉、触觉、对环境的超强的感受能力带领NCIS找到了尸体，并最终抓到凶手。Gibbs和Tony都各自在感情方面有大进展，确立了关系。

Jenny去法国参加国际性会员，任命Gibbs做代理主任。但Gibbs对文书工作丝毫不感兴趣，一听到有命案发生就立马赶过去带领调查。该集命案是一辆开往NCIS的出租车上惊现尸体，最后发现一切都是个局。

Jenny从欧洲归来后，国土安全局突然要对整个NCIS进行测谎。每个人深藏的秘密逐步揭示出来。Tony和Jeanne在医院里毫无防备地被一个丧心病狂的贩毒者挟持。