L'équipe à Washington fait appel à tous ses contacts pour tenter de localiser ses membres disparus dans le premier épisode de la saison 12.

Quand un lieutenant de la marine est tué en amont de sa rencontre avec le président, le NCIS doit déterminer s'il a été victime de la récente hausse des agressions dans la zone ou d'une attaque ciblée visant à éviter la divulgation de renseignements.

Quand une enquête du NCIS débouche sur l'ancien meilleur ami d'enfance de Ducky, ce dernier se rend à Londres avec l'agent Bishop afin d'interroger la famille et les collègues de travail.

Le secrétaire à la Marine affecte l'équipe du NCIS à une unité antiterroriste quand le principal suspect de l'assassinat d'un scientifique s'avère recherché par le gouvernement russe.

Lors d'un entraînement conjoint en mer, Gibbs et l'agent Borin des garde-côtes repèrent un cadavre dans l'eau. Il s'agit du membre d'équipage disparu d'un bateau situé à 60 milles nautiques d'eux.

L'équipe du NCIS doit déterminer si l'assassinat de la femme d'un commandant de la marine est lié à sa profession de thérapeute ou à un acte terroriste, vu que le nom de son mari se trouve sur une liste de cibles de djihadistes.

Après avoir enquêté sur le meurtre d'un sergent-chef retraité, le NCIS découvre qu'une fausse association caritative s'en prend aux proches de militaires disparus. De son côté, Bishop se tourmente dans l'attente des résultats de son évaluation.

Tandis que l'équipe du NCIS enquête sur un délit de fuite ayant coûté la vie à un maître, Gibbs cherche un moyen de disculper une aide-soignante de la marine.

Coincés à l'aéroport de Washington par le mauvais temps, DiNozzo, Bishop et son mari Jake travaillent sur une affaire du NCIS concernant un risque terroriste élevé dans les aéroports du nord-est pendant la période de Thanksgiving.

L'équipe du NCIS consulte trois cyberterroristes qu'ils ont incarcérés lorsque l'Internet est coupé dans toute la ville une semaine avec Noël. De son côté, McGee repense à l'affaire et aux terribles règles de Gibbs en écrivant une lettre à son père.

L'équipe du NCIS doit enquêter sur plusieurs scènes de crime qui semblent identiques à celle d'une précédente affaire. Deux des ex-femmes de Gibbs, dont une inconnue de l'équipe, débarquent pour lui parler d'un sujet important.

L'équipe du NCIS traque un terroriste local lorsqu'une mission de sauvetage en Syrie révèle qu'un Américain était impliqué dans la capture d'un travailleur social.

Gibbs et son équipe enquêtent sur le meurtre d'un lieutenant qui aurait dû être le premier officier ouvertement gay à recevoir la plus haute distinction militaire. Alors que la date de l'accouchement approche, Palmer se prépare à sa future paternité.

DiNozzo retourne à l'académie militaire qu'il a fréquentée dans son adolescence lorsqu'un ancien élève est retrouvé mort avec la photo d'un élève actuel dans les mains. Bishop et son mari invitent Gibbs et l'équipe pour un diner particulier.

L'équipe du NCIS soupçonne l'ennemi juré de Gibbs d'être à l'origine de l'explosion qui a secoué une rencontre au sommet sur le terrorisme.

Une fausse identité utilisée par Gibbs 20 ans plus tôt refait surface lorsque la personne qui utilisait cet alias est retrouvée morte.

Les indices retrouvés sur une scène de meurtre révèlent qu'un tableau prêté a été remplacé par un faux, ce qui pousse DiNozzo Senior à partager avec l'équipe ses connaissances en matière d'art et ses contacts du marché noir.

Lorsque le cadavre d'un voleur est retrouvé au domicile d'un marine, le NCIS découvre la carte de visite d'un groupe terroriste traqué par Delilah et le ministère de la Défense.

Le meurtre d'un maître ouvre une piste dans l'affaire du bombardement d'un aéroport vieille de 40 ans sur laquelle Gibbs et DiNozzo travaillent depuis deux ans.

DiNozzo doit travailler avec l'agente Zoe Keates, sa compagne de l'ATF, lorsque des indices suggèrent que l'arme du crime d'une enquête du NCIS a autrefois été achetée pour une opération d'infiltration décriée de l'ATF.

Gibbs et Bishop se rendent en Afghanistan lorsque le meurtre d'un marine à Washington est lié à l'enlèvement d'un autre marine par un groupe terroriste.

L'agent spécial Ned Dorneget de la branche des cyberopérations du NCIS aide l'équipe à résoudre le meurtre d'un membre du service de renseignement de la marine.

Dans ce dernier chapitre de la saison, un bombardement survenu à l'étranger provoque un véritable choc et une terrible perte pour l'équipe. Elle doit alors tenter d'enquêter sur un groupe terroriste mondial qui recrute des adolescents sur Internet.

Dans ce dernier chapitre de la saison, un bombardement survenu à l'étranger provoque un véritable choc et une terrible perte pour l'équipe. Elle doit alors tenter d'enquêter sur un groupe terroriste mondial qui recrute des adolescents sur Internet.