Nachdem auf ihn geschossen wurde, kämpft Gibbs (Mark Harmon) an Bord eines Krankenschiffes der Navy um sein Leben. Für ihn zuständig ist der eigenwillige, aber sehr talentierte Arzt Dr. Cyril Taft (Jon Cryer), der sein Bestes gibt, um Gibbs zu retten. Währenddessen befindet sich DiNozzo (Michael Weatherly) gemeinsam mit der CIA-Agentin Joanna Teague (Mimi Rogers) in Shanghai, wo sie den Kopf der Terrorgruppe The Calling dingfest machen wollen. Tony will dabei eine offene Rechnung begleichen und Wiedergutmachung für drastische Lage von Gibbs leisten.
Gibbs wird von seiner Vergangenheit eingeholt: Bei den Ermittlungen in einem Mordfall trifft er auf Luis Mitchell, den Sohn des NCIS-Agenten Kurt Mitchell. Er starb, als er Gibbs’ Frau und Tochter schützen wollte, die gegen einen Drogendealer des Reynosa-Kartells aussagen sollten. Nun gibt es neue Erkenntnisse in dem Fall, und Mitchell und Gibbs heften sich an die Fersen eines richtig dicken Fischs im Drogengeschäft.
Eigentlich wollte sich Navy-Major Newton mit Gibbs und Tony treffen, um mit ihnen über brisante Informationen zu sprechen. Doch dann wird er ermordet. Eine Spur führt zu Captain Dean Hudson und seiner Frau Lauren. Die beiden scheinen irgendetwas zu verbergen. Um herauszufinden, was es mit den Heimlichkeiten der Hudsons auf sich hat, ziehen Bishop und McGee in ihre Nachbarschaft und ermitteln undercover. Für Bishop wird der Einsatz schließlich lebensgefährlich
Ein junger Navy-Angehöriger kommt bei einem Autounfall ums Leben. Zuvor hatte er ein illegales Wettbüro überfallen. Außerdem wurden ihm Drogen verabreicht. Bei seinen Ermittlungen bekommt der NCIS unerwartete Unterstützung: Der ehemalige Agent Klugman, der dank Vance im Gefängnis landete, bietet seine Hilfe an. Doch Klugmans Motive beruhen nicht auf Großzügigkeit...
Navy Captain Doblin wird ermordet aufgefunden. Ducky stellt fest, dass er organisch gesund war, aber gegen psychische Probleme offenbar Medikamente genommen hat. Die Spur führt zu Celodyne Pharmaceuticals. Abby fährt dorthin, um zu recherchieren. Sie trifft sich mit Dr. Janice Brown, die in der Firma forscht. Kurz nachdem sie in ihrem Labor angekommen sind, wird ein Alarm ausgelöst, durch den der gesamte Laborbereich abgesperrt wird. Abby und Janice sitzen in der Falle. Sie setzt einen Notruf an Gibbs ab und hört ein Gespräch zwischen zwei Männern mit. Es stellt sich heraus, dass der Alarm nur eine Ablenkung war, denn die Männer wollen in aller Ruhe hochgeheime Daten der Firma im Serverraum herunterladen. Abby versucht, bis zum Eintreffen von Gibbs und dem Team Zeit zu schinden, was ihr mit verschiedenen raffinierten Tricks auch gelingt. Abby erkennt, dass Janice mit den Datendieben unter einer Decke steckt. Janice hat herausgefunden, dass die Firma wirkungslose Medikamente verkauft. Eins davon hat wohl auch Doblin genommen. Dann hat sie Kontakt zu Doblin aufgenommen, doch die beiden konnten nichts beweisen, deshalb hat Janice die Männer mit dem Datenklau beauftragt. Dass Doblin von einem von ihnen ermordet wurde, war nicht beabsichtigt. Abby kommt Janice und ihren Komplizen auf die Schliche und trägt so zusätzlich zur Auflösung des Falls bei.
Petty Officer Meyers scheint ein Opfer des Tri-State-Snipers geworden zu sein – darauf lässt zumindest das präzise Einschussloch in seiner Brust schließen. Dank Abby wird diese Vermutung allerdings schnell entkräftet. Dann stoßen Gibbs und sein Team auf ein schlüpfriges Detail aus Meyers Vergangenheit, das ihm zum Verhängnis geworden sein könnte. Doch auch hier scheint nichts so zu sein, wie es aussieht.
Der pensionierte Navy-Commander Runyan Hayes wird erschossen im Wald aufgefunden. Sein Sohn Michael sitzt seit 16 Jahren wegen Mordes hinter Gittern. Er soll einen Kameraden an Bord seines Schiffes ermordet haben. Michael beteuert aber seine Unschuld. Seine Tochter wird von seinem besten Freund Jason und dessen Frau aufgezogen. Ducky erklärt sich in diesem Fall für befangen, denn in seiner Freizeit spielt er mit Gleichgesinnten Hobbydetektiv. Sein Verein „ermittelt“ auch in dem Mordfall Hayes. Gibbs ist sichtlich genervt, weil die Sherlocks, wie sie sich nennen, seine Arbeit nur behindern. Doch letztendlich verhilft ihm ein Mitglied des Vereins zum Durchbruch bei den Ermittlungen. Wie sich herausstellt, war Michaels Freund Jason der Täter. Er hat auch den Vater von Hayes umgebracht. Nachdem der Fall gelöst ist, wird Michael aus dem Gefängnis entlassen. Ducky kündigt seine Mitgliedschaft bei den Sherlocks wegen zu grosser Interessenkonflikte auf und schlägt Jimmy Palmer als Ersatzmann vor.
Im Südsudan wird eine Krankenstation, in der Ärzte und Navy-Angehörige den Einwohnern des Dorfes Togu ehrenamtlich helfen, von Rebellen überfallen. Von fünf ehrenamtlichen Helfern werden drei ermordet und zwei entführt. Der NCIS ermittelt. Tony und Bishop fahren zur Zentrale der Hilfsorganisation, deren Gründer und Chef Dr. David Woods und die Krankenschwester Joni Ryan, Navy-Angehörige und Kollegin von Dr. Taft, verschwunden sind. Dort treffen sie auf eine alte Bekannte, Jeanne Benoit, die Tochter des Waffenhändlers „La Grenouille“. Sie ist die Frau von Woods. Sie war mit Tony zusammen, der sich im Auftrag von Jenny Shepard an sie herangemacht hatte, um Informationen zu bekommen. Beide haben sich geliebt, doch Tony musste sie brutal wegstossen, was Jeanne zutiefst verletzt hat. Sie fliegt mit Tony und McGee in den Südsudan, wo sie zusammen mit Agent Burley nach den verschwundenen Ärzten suchen. Sie stellen fest, dass Woods und Joni Ryan noch leben und von den Rebellen gezwungen werden, deren schwerverletzten General zu behandeln. In einer waghalsigen Aktion retten sie Jeannes Mann und Joni. Gibbs konnte nicht mitfliegen, denn er ist zusammengebrochen. Laut Taft leidet er an den Folgen seiner lebensgefährlichen Schussverletzung nicht nur körperlich, sondern auch seelisch. Er empfiehlt eine Psychotherapie. Gibbs lässt sich aber nur auf Gespräche mit Taft selbst ein. Das ist zumindest einen Versuch wert.
Gibbs und sein Team müssen einen Kriminalfall neu aufrollen: Petty Officer Kyle Friedgen wurde wegen eines Formfehlers nicht für den Mord an seiner Ex-Freundin, der drogenabhängigen Prostituierten Joy Vanatter, zur Rechenschaft gezogen. Seine Frau traut ihm die Tat jedoch zu, weswegen seine Anwältin ihn an den NCIS verweist. Die Ermittler finden tatsächlich Beweise, die Kyles Unschuld untermauern – und auf einen neuen Tatverdächtigen weisen ...
Lieutenant Alex Quinn liegt im Sterben. Er hat Leukämie. Eine Knochenmarkspende könnte ihn retten. Sein Bruder Sean käme vielleicht als Spender in Frage, doch er ist spurlos verschwunden. Gibbs und sein Team sollen ihn aufspüren, denn die Zeit drängt. Bei den Ermittlungen stellen sie fest, dass Sean, der zunächst als Laufbursche in einem Geldfälscherring gearbeitet hat, Informant für das FBI und den Secret Service wurde. Er wollte helfen, den Geldfälscherring zu enttarnen. Einer seiner Komplizen hat ihn angeschossen und seinen Führungsagenten vom FBI erschossen. Tony und McGee finden ihn und bringen ihn ins Krankenhaus. Dort stellt man fest, dass Sean kein geeigneter Spender ist. Bishop arbeitet an dem Fall von Oklahoma aus mit. Sie ist zu ihrer Familie gefahren, nachdem Jake ihr seine Affäre gestanden hat. Sie fährt zur Strafanstalt Leavenworth, wo ein Navy-Officer wegen Doppelmordes einsitzt. Nur er kommt als Spender für Alex in Frage, doch er verlangt als Gegenleistung für seine Spende die Entlassung aus dem Gefängnis ...
Ducky wird von einem Mann angegriffen, der angeblich Informationen bezüglich seines Halbbruders hat, der vor einigen Jahrzehnten verstorben ist. Ducky begint daraufhin in Erinnerungen zu schwelgen.
Ein Flugzeug mit Abbys Bruder an Bord stürzt auf dem Weg von New Orleans nach D.C. ab. Die Teams von Gibbs und Pride müssen zusammenarbeiten. (Die Geschichte geht in Episode 12 der 2. Staffel von NCIS: New Orleans weiter.)
Die Leiche von Navy Seaman Ramos wurde auf einer Müllkippe gefunden. Bei der Autopsie stellt sich heraus, dass unter ihrer Achsel ein Mikrochip implantiert war. Das kommt Bishop bekannt vor.
Der Ex-Navy-Soldat Diego de la Rosa, der mit Kollegen Unterwassercontainer erforschen sollte, die die Lagerung von Gütern auf dem Meeresboden ermöglichen, kommt in der Dekompressionskammer zu Tode.
Sarah Porters Tochter Megan wird entführt. Gibbs und seine Leute finden heraus, dass der Ex-Söldner Dixon und die Lebensgefährtin von Porters Ex-Mann Richard in die Entführung verwickelt sind.
Die Petty Officers Finn und Shor geraten auf ihrer Patrouille mit Waffendieben aneinander. Finn wird erschossen, Shor verletzt. Die Diebe entkommen. Am Tatort treffen Gibbs und sein Team auf den ATF-Agenten Kitt, der die Bande schon eine ganze Weile jagt. Offenbar verschieben sie die Waffen unter anderem nach Afrika. Um die Ermittlungen zu beschleunigen, wendet sich Tony an Jeanne. Einer der Kompagnons ihres Vaters ist in die Sache verwickelt ...
Petty Officer Muldoon bittet in der Notrufzentrale um Hilfe. Er und eine Bekannte melden einen Todesfall auf der Strasse. Angeblich hat der Verstorbene die Frau angegriffen, woraufhin Muldoon ihn erschossen hat. Gibbs und sein Team sind zunächst überzeugt, es mit einem einfachen Fall zu tun zu haben. Doch als sie ihren Feierabend geniessen wollen, fallen ihnen Ungereimtheiten auf.
Gibbs und sein Team müssen in einem Mordfall ermitteln, der sich im Irak ereignet hat. Dort wurde unter anderem ein Navy Petty Officer erschossen – von einem Scharfschützen. Wie sich herausstellt, verfügt dieser über ein nagelneues Gewehr, das nach einem Feuergefecht im Irak abhandenkam. Gibbs ist auf die Hilfe des Navy-Scharfschützen Aaron Davis angewiesen, der das Attentat als einziger überlebte. Doch Davis zeigt sich wenig kooperativ. Das bringt Grace auf eine Idee …
Der Journalist Laurence Jennings wurde in seinem Haus ermordet. Da er für die Navy arbeitete, beginnen Gibbs und seine Kollegen mit den Ermittlungen. Sie bekommen es gleich mit zwei Verdächtigen zu tun, denn Jennings’ Geliebte und seine Ehefrau bezichtigen sich gegenseitig der Tat. Tatsächlich sind beide Frauen schuld an seinem Tod – doch auf ganz andere Weise, als es den Anschein hat. Tony sen. entdeckt unterdessen sein gutes Herz und opfert sich für eine junge Obdachlose auf.
Tonys Identität wird von mehreren unbekannten Tätern gestohlen, die dann damit beginnen, verschiedene Senatoren zu erpressen. Der Ermittler kommt damit in Teufels Küche und muss versuchen, irgendwie wieder seinen Namen reinzuwaschen, was leichter gesagt als getan ist. Wer steckt hinter diesen Betrugsfällen? Könnte es sich vielleicht um eine alte Bekannte handeln, die Tony schon länger nicht mehr gesehen hat? Während er einige seiner Doppelgänger dingfest machen kann, kommt er dem Hauptschuldigen immer mehr auf die Schliche.
Die britischen Häftlinge Cassio Chavez und Jacob Scott kamen in einem Frachtcontainer aus Europa in die USA und sind nun spurlos verschwunden. Eine Spur führt in eine Lasertag-Arena, deren Besitzerin sie mit Waffen und Geld versorgte - und schließlich sterben musste. Gibbs' Team und Fornell finden heraus, dass der Ex-MI6-Spion Scott offenbar einen Rachefeldzug plant, der mit der Operation "Juniper Strike" zusammenhängt, bei der eine russische Agentin zu Tode kam.
Während Agent Fornell gemeinsam mit Vance in London Hinweisen über den Verbleib von Ex-MI6-Spion Scott nachgeht, muss Gibbs' Team den Einbruch bei einem Marine untersuchen. Der Einbrecher wurde vom 14-jährigen Sohn erschossen, doch Gibbs hat die Ahnung, dass mehr dahinter steckt.
Jessica Terdei ist tot, Fornell liegt schwer verletzt im Krankenhaus - und Gibbs ist mit seinem Team unter Hochdruck auf der Jagd nach Jacob Scott. Im Zuge ihrer Ermittlungen treffen sie auf den Ex-CIA-Mitarbeiter Trent Kort, der seine Hilfe anbietet. Doch schließlich stellt sich Scott dem NCIS. Er behauptet allerdings, in allen Punkten, die ihm zur Last gelegt werden, unschuldig zu sein. Gibbs glaubt ihm und wird für sein Vertrauen belohnt. Dann überschlagen sich die Ereignisse.
Es stellt sich heraus, dass Jacob Scott einer Verleumdungskampagne zum Opfer fiel und in Wahrheit Trent Kort hinter allem steckt. Gibbs und sein Team setzen alles daran, den Mann zu finden. Tonys Leben wird unterdessen völlig auf den Kopf gestellt: Ziva kam bei dem Bombenanschlag auf die Farm in Israel ums Leben und hinterlässt ihre kleine Tochter Tali - deren Vater Tony ist. Nun muss er sich zwischen seinem Job und seiner neuen Rolle als Vater entscheiden ...