Sam und Deeks waren in Sidorovs Gewalt schrecklichen Foltermethoden ausgesetzt, können aber von ihren Kollegen befreit werden. Um Sidorov zu täuschen und weiterhin undercover an ihm dranbleiben zu können, gibt Michelle vor, Sam und Deeks zu erschießen. Janvier kann unterdessen dazu gebracht werden, den Waffendeal mit Sidorov und Vaziri durchzuziehen. Allerdings gelingt es ihm, stiften zu gehen. Für den NCIS geht es nun Schlag auf Schlag.
Während Deeks immer noch mit den Folgen der Folter zu kämpfen hat, wartet auf das Team vom NCIS L.A. bereits ein neuer Fall: Der pensionierte Vice Admiral William Gardner stürzt mit seinem Privatjet auf dem Flughafen von L.A. ab. Mit an Bord war ein Enthüllungsjournalist. Es wird klar, dass der Absturz bewusst herbeigeführt wurde. Mussten die beiden sterben, weil sie drohten, Kriegsverbrechen publik zu machen, die private Sicherheitsfirmen im Auftrag der Regierung begingen?
Das Unternehmen Norris Bio Tech arbeitet an einem Impfstoff, der gegen das Gift Rizin wirkt und in den falschen Händen verheerende Folgen haben kann. Als der Firmeninhaber samt seines Ferraris in die Luft gejagt wird, nimmt der NCIS L.A. die Ermittlungen auf. Dabei erfahren Eric und Nell, dass das Verbrechersyndikat Omni an Norris Bio Tech beteiligt ist. Deeks steht unterdessen vor der Herausforderung, seine Diensttauglichkeit zu beweisen.
Die Ermittlungen in einem mysteriösen Fall führen Callen zurück in seine Kindheit: Ein abgeschnittener Finger, der in einem Wohnhaus gefunden wird, deutet nebst einer blutigen Botschaft darauf hin, dass Michael Reinhardt, der offenbar Callens Vater ist, entführt wurde. Offenbar ist Reinhardt in den Fängen der überlebenden Mitglieder des Comescu-Clans. Zusammen mit Sam und Granger will Callen die Geisel retten. Dabei geht jedoch einiges schief …
Als sie nach einem Langstreckenlauf das Ziel erreicht, wird Robin Henson entführt. Wie sich herausstellt, ist sie die Freundin des Ex-Navy-Drohnensoftwarespezialisten William Garrett, der inzwischen eine eigene Softwareschmiede führt. Offensichtlich haben er und sein Partner Oscar Balsam die Chinesen mit streng geheimen Programmen zur Konfiguration von Drohnen versorgt. Während der Ermittlungen wendet sich das Blatt jedoch, und das NCIS-Team stößt auf ein ungeheures Komplott.
Als eine Special Task Force ein Drogenkartell hochnehmen will, gibt es ein Blutbad: Die Gangster müssen von dem Zugriff gewusst haben und töten mehrere Beamte. Offenbar hat ein Maulwurf die Gangster informiert. Die Ermittlungen ergeben allerdings, dass das 15-jährige Computergenie Cindy Chang von einem Kriminellen dazu missbraucht wurde, die Rechner der beteiligten Behörden zu hacken und so an die Informationen über den Zugriff zu gelangen. Ein Katz-und-Maus-Spiel beginnt …
Auf einem Eisenbahngelände wird ein Mitarbeiter des Sicherheitsdienstes ermordet. Einige arabische Begriffe, die das Funkgerät des Opfers übertrug, sprechen für einen terroristischen Hintergrund. Eine erste Spur führt Sam und Callen zu Mitchell Rome, der einst für das Unternehmen arbeitete und wegen Drogenproblemen gekündigt wurde. Sein Mitbewohner Gil Bellamy, Sprengstoffexperte, ist ebenfalls verdächtig. Doch was hat der Privatermittler Anthony Trager mit der Sache zu tun?
Aus der Energiebehörde werden sensible Daten gestohlen: Ein bewaffneter, vermummter Mann eignete sich die Standorte des US Miniature Integrated Nuclear Detection System an, das zur Terrorismusabwehr dient. In den Händen von Attentätern wären diese Informationen brandgefährlich. Das NCIS-Team setzt alles daran, den Täter zu finden. Ganz nebenbei muss es auch noch Hettys Karriere retten, denn sie ist auf unglückliche Weise mit dem Fall verbunden …
Wer hat den Navy-Nachrichtendienstoffizier Gary Leonida umgebracht? Der Mann wurde tot im Pool der Entzugsklinik gefunden, in der er sich zur Behandlung befand. Kensi und Deeks schleusen sich undercover in das Krankenhaus ein und finden heraus, dass Leonida Drogen verabreicht wurden. Offensichtlich wollte ihn jemand gefügig machen, um an Details über Drohnen zu gelangen. Diese waren das Spezialgebiet des Opfers. Steckt jemand vom Klinikpersonal hinter dem Mord?
Einem Sicherheitsbeamten, der auf einem US-Militärstützpunkt in Bahrein getötet wurde, hat der Mörder einen USB-Stick mit brisanten Informationen über pakistanische Atomwaffen abgenommen. Alles deutet zunächst auf einen Gurkha hin. Doch auch der pakistanische Geheimdienst hat seine Finger im Spiel. Für den NCIS L.A. beginnt ein riskantes Katz-und-Maus-Spiel.
Das FBI will den rumänischen Menschenhändler Zevlos verhaften, bekommt ihn aber nicht zu fassen. Zunächst soll der NCIS den Fall übernehmen, wird dann aber zurückgepfiffen. Sam, Callen und Deeks geben sich damit nicht zufrieden und ermitteln heimlich auf eigene Faust. Dabei decken sie brisante Verwicklungen auf. Kensi befindet sich unterdessen in Afghanistan, um einen Spezialeinsatz zu absolvieren. Noch ahnt sie nicht, was auf sie zukommt …
Unbekannte überfallen Senator Lockharts Tochter Lily in ihrem Haus. Sam und Callen übernehmen den Fall und geraten dabei selbst in die Schusslinie: Die Täter verfolgen jeden ihrer Schritte mittels Handy-Ortung. Wie sich herausstellt, hat der Angriff etwas mit einem Vorfall aus Lockharts Vergangenheit zu tun. Unterdessen begegnet Kensi in Afghanistan Sabatino und erfährt, was mit ihrem Vorgänger geschehen ist …
Weil er dabei ist, den Geldfluss einer Terrorzelle zu enthüllen, muss ein FinCEN-Agent sterben. Das NCIS-Team setzt alles daran die Verantwortlichen zu finden. In Afghanistan kümmern sich Kensi und Granger um die Spurensuche, in L.A. heftet sich der Rest des Teams an die Fersen mehrerer Verdächtiger. Ohne Ehsan Navid hätten sie allerdings einige wichtige Hinweise übersehen ...
Zwei Unternehmer, die im Auftrag des Militärs agierten, werden ermordet. Eine Zeugin verrät dem NCIS-Team, dass vermutlich noch ein Unternehmer im Visier des Killers ist. Sam und Callen machen ihn ausfindig, und er bestätigt die Vermutung der Zeugin. Weitere Ermittlungen ergeben, dass der gesuchte Mörder einige Frauen in Afghanistan tötete und alle umbringen will, die davon wissen. Das bringt auch Nell in Gefahr, die sein nächstes Opfer schützen soll …
Der Mord an einem Diplomaten führt Sam und Callen nach Mexico: Der ehemalige Killer Tuhon, mit dem es das Duo in seinem allerersten Fall zu tun hatte, soll in das Verbrechen verwickelt sein. Nun gilt es, den Mann aufzuspüren und herauszufinden, inwieweit er wirklich in die Sache involviert ist. Unterdessen versucht Kensi in Afghanistan immer noch aufzuklären, was es mit White Ghost auf sich hat.
Auf einem Fischmarkt in Los Angeles geht eine Bombe hoch. Für die Ermittlungen schließen sich Sam und Callen mit einer DEA-Agentin zusammen, die undercover auf dem Markt ermittelt hat. Ging ein Drogendeal schief, oder handelte es sich um einen Terroranschlag? Kensi gelingt es unterdessen in Afghanistan, dem White Ghost ganz nah zu kommen. Doch als sie erstmals das Gesicht des gesuchten Verbrechers sieht, versagt sie …
Vor laufender Kamera wird ATF-Agent Clark von einer Gang brutal hingerichtet. Clark ermittelte undercover in einem Fall von Waffenschmuggel. Deeks und seine Kollegen müssen nun schnell den Maulwurf enttarnen, der Clarks Identität preisgegeben hat - ansonsten könnten weitere Agenten sterben. Bei seinen Ermittlungen stößt der NCIS auf allerhand brisante Geheimnisse bei den ATF-Leuten, die in die Sache verwickelt sind.
Erics Kumpel Ira, ein begabter Hacker, wird in seiner eigenen Wohnung attackiert und angeschossen. Sam und Callen übernehmen den Fall und finden heraus, dass Ira an einer pikanten Sicherheitslücke in einem Computerprogramm namens „Zero Day“ gearbeitet hat. Terroristen haben sich über diese Lücke Zugriff auf das russische Atomraketenprogramm verschafft und wollen nun eine der Waffen auf San Francisco niedergehen lassen.
Kensi wurde von den Taliban gekidnappt. Deeks, Sam und Callen reisen nach Afghanistan, um sie zu finden und zu befreien. Bald haben sie eine Spur, die zu einem Haus und schließlich zu einer Höhle führt. Dort finden sie nur noch ein Foto, das Kensi und Jack zeigt – ermordet. Doch Callen glaubt nicht an die Echtheit der Bilder und heftet sich weiterhin an die Fersen der Terroristen. Es kommt zum riskanten Showdown …
Al Kaida hat Adrian Davis im Visier, der nach einer Haftstrafe wegen Unterschlagung wieder auf freiem Fuß ist. Während seiner Zeit im Irak hat er Gelder eines Aufbaufonds in die eigene Tasche gesteckt. Der NCIS will herausfinden, wo die Summe ist. Dazu befragen sie Gabriel Stanfill, einen Weingroßhändler und ehemaligen Geschäftspartner von Davis. Der gibt vor, von nichts zu wissen – und wird ermordet. Nun gilt es, Davis erneut dingfest zu machen, um an das Geld zu kommen.
Der NCIS-Agent Paulo Angelo arbeitet seit längerem undercover an der Überführung des Drogenbosses Brunson. Callen und Sam entführen den Kollegen, da der Verdacht besteht, dass er übergelaufen ist. Beim Verhör spielt er einige perfide Spielchen und gesteht schließlich, dass er Brunsons Geliebter Olivia ein neues Leben versprochen hat. Bei einem riskanten Einsatz, der zur Ergreifung Brunsons führen soll, tappen Sam und Callen in eine hinterlistig von Angelo ausgetüftelte Falle …
Auf spektakuläre Weise werden Pläne für eine neuartige Drohne gestohlen. Chef-Ingenieurin bei dem Projekt ist Jessica Peyton, die Sam in Saudi Arabien schützte. Peytons Tochter Riley ist ebenfalls verschwunden, doch sie geht nicht von einer Entführung aus – angeblich sei das Mädchen bei seinem Vater. Sam beweist allerdings den richtigen Riecher und findet heraus, dass die Kleine tatsächlich gekidnappt wurde. Gibt es einen Zusammenhang mit den entwendeten Plänen?
Auf einer Wohltätigkeitsveranstaltung des Militärs geht eine Bombe hoch. Die Reporterin Dana Steele verdächtigt öffentlich die Falschen der Tat – und muss dafür sterben. Für den NCIS wird es knifflig, denn die Quelle, die ihnen die Reporterin vor ihrem Tod genannt hat, entpuppt sich als Finte. Aber die Ermittler können ihren Mörder stellen: es ist der Sudanese Bakri Deng. Steckt er auch hinter dem Bombenanschlag?
Die Leiche eines U-Boot-Ingenieurs führt den NCIS zu einer Neonazi-Gruppierung namens Herrenvolk-Bruderschaft. Offensichtlich ist sie in Drogengeschäfte verwickelt und gab ein U-Boot bei Werft-Besitzer Charles Anderson in Auftrag. Das Wasserfahrzeug sollte einem kolumbianischen Drogenkartell in Einzelteilen geliefert werden. Callen und Sam gehen dem nach und finden im Hafen tatsächlich ein U-Boot, das randvoll mit hoch explosivem Ammoniumnitrat ist.