Serial opowiadający o grupie agentów specjalnych, którzy prowadzą śledztwa kryminalne w obrębie amerykańskiej marynarki wojennej i Marines. Grupie agentów przewodzi Leroy Jethro Gibbs (Mark Harmon, Zakręcony piątek, Córka prezydenta). W jej skład wchodzą Anthony DiNozzo (Michael Weatherly, Czarodziejki), Timothy McGee (Sean Murray, JAG - Wojskowe Biuro Śledcze) oraz Kate Todd (Sasha Alexander)
Żona i niewidoma, ośmioletnia córka kapitana marynarki zostają porwane. Mężczyzna jest uwięziony w swoim biurze, skąd porozumiewa się z porywaczami, którzy obserwują każdy jego ruch dzięki kamerze komputerowej. Bohaterowie prowadzą śledztwo w tej sprawie. Prędko okazuje się, że w grę wchodzą olbrzymie pieniądze.
W opuszczonym budynku zostają znalezione zmumifikowane zwłoki kobiety. Bohaterowie odkrywają, że zaginęła ona kilka miesięcy temu, w momencie śmierci miała na sobie suknię ślubną i mogła paść ofiarą seryjnego mordercy. Poszukiwania zabójcy prowadzą ekipę na Florydę, gdzie inna kobieta zaginęła w drodze do pracy. Jedną ze wskazówek jest poradnik dla dobrych żon.
Na polu zostaje odnaleziony helikopter marynarki. Stoi w środku kręgu w zbożu, a piloci zaginęli bez śladu. Okazuje się, że tak naprawdę w maszynie siedział tylko jeden z pilotów, a drugi być może wyruszył na ścieżkę zemsty.
Dwóch marynarzy odkrywa ciało kobiety w mundurze marynarki. Ducky łączy tę sprawę z pewnym niezakończonym śledztwem sprzed dziesięciu lat i zaczyna dziwnie się zachowywać. Seryjny zabójca pozostawia na zwłokach list, w którym obiecuje powrócić.
Bohaterowie odkrywają miejsce, w którym mafia od dłuższego czasu porzuca zwłoki. Jedną z odnalezionych ofiar jest agent FBI, który przeniknął do struktur mafijnych. FBI podejrzewa, że ktoś wydał agenta, i aresztuje Fornella. Gibbs postanawia odnaleźć prawdziwą wtykę.
Kiedy weteran z Iraku otrzymuje pogróżki od grupy terrorystów, ekipa bierze na siebie ochronę kobiety. Usiłują przekonać agenta FBI, by pomógł im w tym zadaniu. Jednocześnie wierzą, że odkryli zamachowca. Jednak nie wszystko jest takie, jak mogłoby się wydawać.
Ernie Yost to starszy pan i weteran marynarki, nagrodzony Medalem Honoru. Pewnego dnia przychodzi do kwatery wydziału śledczego i spokojnie wyznaje, że zabił swojego najlepszego przyjaciela w trakcie bitwy podczas drugiej wojny światowej. Bohaterowie muszą udowodnić, czy Ernie jest winny, czy też nie. Do dyspozycji mają jednak bardzo mało dowodów i świadków, gdyż domniemane przestępstwo miało miejsce w latach 40.
W szpitalu wojskowym w Bethesda weteran wojny w Zatoce, komandor porucznik Michael Dornan staje w płomieniach. Wszystko wskazuje na to, że podczas rekonwalescencji po operacji serca doznał samospalenia. Śledczym szybko udaje się wykazać, że zginął, ponieważ ktoś podpalił podawany mu tlen. Agentka specjalna Paula Cassidy wyznaje DiNozzo, że postanowiła „odpuścić" i nie zameldowała, jakim służbistą był Dornan. Jego postawa przysporzyła mu sporo wrogów, w tym chorążego Hayesa. Komandor dręczył go w zemście za to, jak sam był traktowany przez jego ojca. Chorąży znika, a gdy zostaje odnaleziony, jest na skraju załamania. Raport z autopsji ofiary rzuca nowe światło na wydarzenia.
Żona jednego z marynarzy ciężko rani młodego człowieka ubranego na czarno. Utrzymuje, że włamał się do jej domu i próbował ją zgwałcić. Napastnikiem był Jeremy Davison, nienotowany cywil bez powiązań z wojskiem. Mężczyzna zarzeka się, że wszystko odbywało się za zgodą kobiety, a na dowód swych słów przedstawia erotyczne zdjęcia i emaile. Laura Rowens do niczego się nie przyznaje, a w toku śledztwa okazuje się, że oboje odwiedzali portal Scarlet Secret, przeznaczony dla ludzi snujących fantazje o gwałcie. Okazuje się, że wszystkiemu winny jest haker. Kiedy zostaje odnaleziony, okazuje się, że sam padł ofiarą „czarnej wdowy".
NCIS aranżuje ucieczkę przemytnika, by schwytać całą szajkę handlującą zabytkami archeologicznymi z Iraku. Tony, wyposażony w ukryty nadajnik GPS zostaje skuty kajdankami razem z podejrzanym, Jeffreyem White'em. Agenci liczą, że wybieg ten pozwoli im dotrzeć do wspólnika Jeffreya i jego bezcennego łupu. DiNozzo świetnie się bawi podczas ucieczki, lecz występują nieprzewidziane komplikacje. Wspólnik przemytnika nie jest tym, za kogo się podaje.
Kiedy sławny prywatny detektyw ogłasza w telewizji, że odnalazł ciało zaginionego przed siedmiu laty dziedzica fortuny McAllisterów, porucznika amerykańskiej marynarki i odbiera milion dolarów nagrody, Gibbs przejmuje oficjalne śledztwo. Ducky odkrywa kulę wystrzeloną z Colta .45, udowadniając tym samym, że porucznik padł ofiarą morderstwa, nie wypadku. Strzał został oddany przez świetnego strzelca. Brat ofiary, który miał w przeszłości problemy z prawem, odziedziczył cały majątek rodu po śmierci ojca, lecz nie ma alibi. Detektyw obciąża wróżkę odpowiedzialnością, lecz gdy jest przesłuchiwana bierze ją na cel snajper.
Sąsiad słyszy przypadkiem odgłosy walki w mieszkaniu bosmana Diona Lamberta. W środku widać ślady starcia i krew, lecz nie ma ciała. Tony odkrywa, że Lambert miał współlokatora, doskonale zarabiającego komputerowca. Kolejne dowody wskazują na to, że morderstwo zostało upozorowane. McGee i Abby odkrywają, że Lambert włamał się do medycznego systemu komputerowego marynarki, by wykradać leki. Dealer, który się u niego zaopatrywał, zaczyna mówić, gdy pojawiają się zwłoki bosmana.
Jimmy Palmer odkrywa, że duży paluch użyty jako proteza kciuka pozwala zidentyfikować zwłoki starannie pozbawione wszystkich znaków szczególnych. Ciało należy do prokuratora okręgowego z Baltimore, który zaginął osiem miesięcy wcześniej podczas wędrówki w Appalachach. Miesiąc później zniknął sędzia Roland Davis, prezydujący ławie przysięgłych skompletowanej przez Granta. Rozprawa toczyła się przeciwko studentowi medycyny, który został skazany, a wkrótce po ukończeniu odsiadki zginął w wypadku samochodowym. Ponieważ student zginał rok wcześniej, podejrzenie pada na jego rodzinę, prowadzącą zakład pogrzebowy.
Młoda kobieta jest świadkiem zbrodni popełnionej w mieszkaniu naprzeciwko, jednak nie wygląda na to, by na miejscu stało się coś złego. Choć policja nie chce podjąć śledztwa, McGee znajduje odcisk palca należący do zaginionego bosmana Dillona. Inne ślady wskazują, że mężczyzna zmarł w mieszkaniu. W jednym z mebli agenci znajdują składany pistolet snajperski i chemikalia. DiNozzo odkrywa, że zamordowany spotykał się z cierpiącą na drożdżycę żoną żołnierza stacjonującego w Iraku. Ciało ofiary wkrótce zostaje odkryte w kontenerze na śmieci.
Sierżant marynarki William Moore zostaje znaleziony martwy w parku narodowym Shenandoah w Wirginii. Przyczyną śmierci zdaje się być nieszczęśliwy upadek podczas kręcenia filmu z wycieczki. Widoczne na ciele rany są według strażnika parku dziełem drapieżników. Odzyskana taśma filmowa rzuca nowe światło na jego zgon. Żona i przyjaciel ofiary rozmawiali z narkomanem i alkoholikiem, który wdał się z Moore'em w bójkę. Kaseta z czasem odkrywa kolejne tajemnice...
Barman Willie Taylor budzi się pijany obok zakrwawionego ciała bosman Mandy King. Anonimowy telefon ściągnął mu na głowę policję. Taylor utrzymuje, że poderwał w parku inną dziewczynę, nóż nie należy do niego, i nie podał King żadnych środków. Brak dowodów i wiarygodne alibi przekonują Gibbsa, że mężczyzna został wrobiony. Mandy King zginęła zanim została pchnięta nożem. Krąg podejrzanych poszerza się w miarę, jak wychodzą na jaw kolejne ofiary
Gdy podoficer wywiadu otrzymuje przesyłkę, której zawartością jest para ludzkich oczu o niebieskiej barwie, zespół NCIS rozpoczyna dochodzenie. Jeden z marynarzy popełnia samobójstwo, co prowadzi agentów na trop jego wykładowcy w Panamie.
Podczas konkursu piękności strojów bikini, za kulisami znalezione zostaje ciało kobiety - podoficer, która niedawno wróciła z kolejnego rejsu. Gibbs trafia na trop mężczyzny, byłego więźnia, który być może prześladował kobietę. Autopsja ujawnia potencjalny motyw zbrodni - ofiara była w ciąży.
Zespół bada sprawę samobójstwa, uważając, że główną przyczyną było załamanie nerwowe kobiety. Ducky uważa jednak, że osoba ta została zamordowana. Do śledztwa włącza się agent specjalny FBI, Fornell. Zespół odkrywa, że ofiara była wplątana w trójkąt miłosny, w którym jedną ze stron był jej dowódca.
Żołnierz marynarki ginie na terenie kampusu uniwersyteckiego. Agenci NCIS natychmiast odnajdują podejrzanego. Jednak ich teoria upada, gdy on także pada ofiarą morderstwa. Abby i McGee odkrywają na komputerze jednego ze studentów e-mail wskazujący na tajemniczą "Czerwoną Komórkę". Czyżby ofiary brały udział w grze, której konsekwencje mogą być śmiertelne?
Gibbs i jego zespół próbują oczyścić z podejrzeń zabitego w Iraku lekarza marynarki, który jest głównym podejrzanym w sprawie morderstwa w swym rodzinnym mieście. Po tym jak lekarz ginie na służbie ratując życie kilku żołnierzom, w jego szafce znalezione zostają zwłoki kobiety, która zaginęła, nim on poszedł do wojska.
Tony otwiera list zapieczętowany odciskiem szminki, myśląc, że przesyłka jest do niego. Z koperty wydostaje się obłoczek białego proszku, być może uwalniając zagrażający życiu wirus. Kate i Tony zostają zamknięci w izolatce, tymczasem McGee i Gibbs starają się za wszelką cenę znaleźć nadawcę listu, by dowiedzieć się, jak wyleczyć przyjaciół nim będzie za późno.
Sprawdzają się najgorsze obawy Gibbsa, gdy jego zaciekły wróg, podwójny arabsko-izraelski agent Ari pojawia się w Waszyngtonie. Jego zadaniem jest zabicie Gibbsa. Agenci NCIS starają się za wszelką cenę ocalić życie swego przełożonego. Może okazać się, iż jest już za późno, gdy odkrywają, że zlecenie to jest częścią większego spisku...