Le Naval Criminal Investigative Service – NCIS – a fait ses valises pour enquêter sur le meurtre d'un marin. Cette unité spéciale, chargée des affaires criminelles liées aux Marines, a quitté Washington pour Los Angeles. Le chef de la cellule de la côte Ouest charge Callen d'une affaire...

Les agents du NCIS enquêtent sur la mort d'un trafiquant de drogue, survenue au cours d'une transaction. Sur des images de vidéosurveillance, Sam reconnaît un ancien collègue de la Navy, Holgate. En poursuivant les recherches, Eric découvre qu'un autre membre de l'équipage de Holgate est porté disparu...

Pendant un exercice d'entraînement de la marine et de l'aviation, un missile est détourné et un marine tué. L'équipe de Callen doit localiser le drone afin d'éviter qu'il ne soit utilisé contre les Etats-Unis. Sur Internet, Eric découvre une vidéo montrant le transport du missile dans une camionnette...

Sam et Callen sont chargés de retrouver Flynn, employé d'une société de sécurité. Celui-ci, un ancien marine envoyé en Irak, a tué un riche homme d'affaires irakien dont il devait assurer la protection. Sam et Callen prennent contact avec une amie de Flynn, espérant qu'elle les aidera à le trouver...

Daniel Su meurt brutalement au cours d'une séance de ski nautique dans la marina de Los Angeles. L'équipe de Callen est chargée de l'enquête : Daniel, un entrepreneur, travaillait avec l'armée américaine depuis cinq ans. Peu après, Sally Morris, son associée, est également retrouvée dans un piteux état...

Un marine de 25 ans est mort après une terrible chute depuis un toit d'immeuble. Hanna et Callen ne découvrent aucun motif justifiant un suicide. Lorsque les agents du NCIS apprennent que le militaire était mêlé à un trafic de fausse monnaie, Natalie Giordano, membre des services secrets, intègre l'équipe...

Quelques mois plus tôt, Callen menait une enquête difficile sur le meurtre d'une femme russe. Alors qu'il tentait de démasquer l'auteur de ce crime sanglant, il avait été pris dans une embuscade. Abasourdi, il découvre enfin pour quelle raison il a été criblé de balles durant ses investigations...

Hetty se rend à Washington pour s'occuper seule d'une affaire. Sam et Callen enquêtent sur la mort d'un marine, retrouvé étranglé près de la marina de Los Angeles. Très vite, ils découvrent que ce meurtre serait lié à un vol de missiles, perpétré par une milice à laquelle s'intéresse un ex-agent du NCIS...

Lorsqu'Abby Sciuto apprend que le serial killer qui sévit à Los Angeles est celui qu'elle a traqué quelques années auparavant, elle fait le voyage depuis Washington pour aller prêter main-forte à ses collègues. Frank McEllon, un engagé de la Navy, a été tué d'un coup de couteau dans la gorge...

Un marine est tué par l'explosion de son téléphone portable. L'enquête doit déterminer s'il s'agit d'un règlement de comptes ou d'un acte terroriste. L'individu faisait partie d'une escouade victime d'un attentat à la bombe en Irak. Sam et son équipe prennent contact avec d'autres rescapés de son unité...

Un homme projette son véhicule sur une boîte de nuit, tuant un officier de la Navy. Le conducteur est vite identifié : il s'agit d'un réfugié soudanais. Sam découvre ensuite que le meurtrier était accompagné d'un certain Safar Jaddalah, un terroriste libyen en quête de nouvelles recrues...

L'agent Callen se lance dans une mission d'infiltration après le meurtre d'un libéré sur parole qu'il avait mis en prison quatre ans auparavant. Trois des complices de la victime sont encore en vie et les cinq millions de dollars de matériel électronique qu'ils avaient dérobés n'ont jamais été retrouvés...

Alors qu'ils participent à une rencontre annuelle sur l'éthique, Callen, Sam et Kensi reçoivent un message urgent qui leur indique qu'un agent a besoin d'assistance. Dom est à l'origine de cette missive inquiétante. Ils se servent de la connection du GPS de Dom pour le localiser. Mais son véhicule est vide...

Cinq cadavres sont retrouvés dans un entrepôt. Deux des victimes sont apparemment des marines, ce qui implique l'intervention des agents du NCIS. Les deux défunts portaient de véritables uniformes, mais ne figurent sur aucune liste d'effectifs en activité. Et ils sont morts du botulisme...

En Irak, un groupe terroriste vole un camion qui contient cinq millions de dollars en espèces. Les agents du NCIS sont chargés de pister le véhicule et de le repérer lorsqu'il entrera sur le sol américain. Ils parviennent à obtenir certaines informations : l'argent aurait été volé pour engager un malfrat...

Un lieutenant de l'armée américaine est retrouvé mort. A première vue, il s'agit d'un suicide. Mais pour quelle raison ce malheureux aurait-il mis fin à ses jours alors qu'il menait une brillante carrière ? L'équipe californienne du NCIS ouvre une enquête. Certains éléments s'avèrent très troublants...

Le NCIS de Los Angeles enquête sur la mort d'un soldat, décédé lors d'une course de rue illégale. La situation se complique lorsque l'équipe réalise que la victime testait sur sa voiture du matériel et des composants secrets appartenant à la Navy. Il pourrait s'agir d'une affaire d'espionnage...

Le sergent Wendell Dobbs a été abattu en pleine rue d'une rafale de fusil mitrailleur. Le NCIS estime que Dobbs pourrait être impliqué dans un trafic d'armes automatiques, destinées à différents gangs de la ville. Une enquête sur sa vie privée montre que Dobbs cherchait des renseignements sur son frère...

Le marine Daniel Zuna a été retrouvé assassiné derrière un club de la ville. Le premier travail du NCIS consiste à enquêter au gymnase, où le soldat, adepte des sports de combat, passait beaucoup de temps. Kensi y rencontre des sportifs et des militaires, dont certains ont servi en Irak avec Zuna...

L'inspecteur Deeks intègre temporairement le NCIS en tant qu'officier de liaison avec la police de Los Angeles. Pour leur première collaboration, Sam, G, Kensi et Marty enquêtent sur l'assassinat d'un marine, dont la voiture est passée par-dessus une rambarde. Le défunt avait une liaison avec une jet-setteuse...

Vaile a été identifié sur une vidéo disponible sur Internet. Son équipe fait le maximum afin de le localiser, avant que l'ultimatum n'expire. Déterminée à sauver son collègue et ami, Hetty décide de mobiliser toutes les agences fédérales afin de mener à bien l'opération d'envergure qu'elle a imaginée...

Au cours d'un transfert de prisonniers, le chef du groupe terroriste qui a pris l'agent Vaile en otage s'évade. Leon Vance charge le NCIS de Los Angeles de retrouver le fugitif responsable de la mort de leur coéquipier et refuse la démission de Hetty, très éprouvée par les derniers événements...

Toujours en mission d'infiltration, Callen découvre qu'il est suivi. Renversé par une voiture, son poursuivant l'appelle par son nom avant de succomber. Comprenant que sa couverture a été compromise, Callen coupe tout contact avec le NCIS. Pendant ce temps, la base de données des agents est attaquée...

La véritable identité de Callen n'a toujours pas été révélée. Hetty lui retire l'affaire, mais l'agent décide de mener une enquête toute personnelle. Il remonte jusqu'à une femme, qui pourrait l'éclairer sur son passé. De plus, cette personne saurait qui finance un groupuscule terroriste iranien...