Gibbs lucha por su vida luego de que Luke le disparara a quemaropa. Mientras tanto, el agente Dinozzo junto a la madre de Dorneget, Johanna, van en busca del lider de "EL LLAMADO".

El equipo de NCIS  es reclutado por un agente de la DEA de California para ayudar a capturar a un criminal evasivo. Por otro lado Gibbs intenta recuperarse de los disparos.

Horas después de llamar a Gibbs acerca de un posible caso, un Marine es encontrado muerto en Quantico; McGee y Bishop deben ir encubiertos como una pareja casada para mantener vigilados a un marine y a su esposa que podrian estar implicados en el homicidio.

Vance se une a Gibbs y vuelve al trabajo de campo, cuando un asesinato está conectado a un ex agente del NCIS, detenido a principios de año por robar evidencias.

Para ayudar con un caso de asesinato, Abby visita un laboratorio farmacéutico, pero pronto se encuentra atrapada y sin medios para comunicarse con los que están fuera después de que un pistolero misterioso invade el edificio y mantiene a todos como rehenes.

El equipo investiga cuando el asesinato de un oficial está potencialmente vinculado con un asesino en serie, mientras que McGee y Delilah deben aprender a lidiar con los compromisos antes de proceder con el siguiente paso. 

Un hombre inocente es encarcelado por 16 años debido a un problema con una prueba de la cual Abby tenía absoluta fe en que era correcta. Para ayudar a resolver el enigma una banda de detectives aficionados de una sociedad secreta se unen a la investigación.

Insurgentes en Sudán atacan a un grupo de médicos voluntarios de los Estados Unidos, algunos fueron secuestrados y otros asesinados. En medio del ataque uno de los médicos pide ayuda a un agente de NCIS en Sudán y esta noticia llega hasta Washington donde el equipo de Gibbs toma el caso. NCIS decide salvar a los médicos secuestrados y en medio de todo esto, DiNozzo se reencuentra con su ex novia Jean Benoit, cuyo marido está entre los médicos quienes fueron atacados.

La muerte de una chica lleva a un suboficial de la marina a intentar limpiar su nombre, ya que sus conocidos siguen creyendo que él fue el asesino y que el juez lo declaro inocente porque una evidencia fue maltratada. Voluntariamente pide ayuda a NCIS para que investigue a fondo y desmuestre a todos que el es inocente.

El Secretario de defensa pide a NCIS ayudar a un marinero que está luchando contra la leucemia, para encontrar a un donante para un trasplante de médula ósea, después de que dos de sus hermanos son asesinados en el cumplimiento de su deber. Mientras tanto, Bishop vuelve a casa a Oklahoma para el día de acción de gracias y para alejarse de Jake.

Ducky es atacado por un hombre que afirma tener información sobre su hermano que se supone murió hace décadas. Mientras que el equipo busca al prepetrador, Ducky, recuerda los últimos días, que tuvo con su hermano menor. Mientras que Bishop y Jake discuten el futuro de su relación.

Los pasajeros y la tripulación de un avión privado viajando de Nueva Orleans a Washington D.C., se envenenan y la evidencia dice que el culpable es Luca Sciuto el hermano de Abby, chef del avión. El crossover continúa en NCIS: Nueva Orleans S2E12 Ciudad hermana (II).

Una marinera que estaba dispuesta a testificar ante un gran jurado es asesinada, lo que lleva al equipo a descubrir el resurgimiento de una red internacional de trata de personas. Una tormenta provoca apagones en toda la ciudad. 

El equipo realiza una investigación muy extraña cuando asesinan a un buceador que trabajaba en aguas muy profundas y sus compañeros, sospechosos todos de haber cometido el crimen, deben permanecer 4 días en una cámara de descompresión.

Secuestran a la hija de Sarah Porter, un alto cargo de la Marina estadounidense. Por otro lado, la agente especial Valerie Page, amiga de la infancia de McGee, ayuda al equipo durante su entrenamiento en técnicas avanzadas. 

El Dr. Cyril Taft encuentra evidencia clave cuando es asignado al deber quirúrgico para un sospechoso; DiNozzo visita a Jeanne Benoit cuando persigue a un guía que involucra a médicos en Sudán.

Encuentran errores en un caso que estaba cerrado, lo que obliga a modificar los planes personales de todo el equipo. Además, McGee y Delilah no se ponen de acuerdo en si durante la cena se debería o no hablar de trabajo.

Gibbs investiga el caso de una pareja estadounidense fue atacada en Irak. Sus investigaciones le llevan a interrogar a un miembro del grupo de Operaciones Especiales cuyo comando fue masacrado por francotiradores en la misma zona meses antes.

Asesinan a un oficial de la Marina estadounidense, y el equipo debe determinar si es su esposa o es su amante quien está mintiendo acerca de lo que sucedió. Por otro lado, una vagabunda piensa que Anthony DiNozzo Senior es su padre.

Alguien roba la identidad del agente DiNozzo y la está utilizando para hacer chantaje a los senadores.

Aún no tenemos una descripción para este episodio.

Gibbs sospecha que un niño de 14 años, detenido en un allanamiento, no quiere aportar datos a la investigación; Vance y Fornell viajan a Londres como parte del caso que involucra a un espía. 

El equipo colabora con el FBI y el MI6 en la búsqueda del agente británico huido. La persecución termina con un agente debatiéndose entre la vida y la muerte.

NCIS, FBI y MI6 continúan una cacería internacional de un espía británico fugitivo que tiene como objetivo a agentes actuales y anteriores.