Callen soupçonne Hetty de lui cacher des secrets concernant son passé. Joelle continue quant à elle ses tentatives de capturer Katya Miranova. Pendant ce temps, le NCIS doit retrouver un informateur dont la vie est en danger...

En revenant de la pêche, le sous-lieutenant Craig Tanaka est attaqué par l'arrière, alors qu'il se trouve à côté de son véhicule. L'amiral Kilbride demande à l'équipe d'enquêter sur cette agression, qui touche tout le monde...

Des membres de l'ATF sont tombés dans un terrible guet-apens au cours duquel sept agents ont été froidement abattus, notamment l'agent spécial Francisco Reyes, un ami de longue date de Callen et Sam. Ils enquêtaient sur un gang de trafiquants d'armes allemands, mené par un certain Lukas Meyer. Une véritable course contre la montre commence pour le retrouver...

Callen continue de pourchasser Katya. Kilbride, de son côté, fait appel au NCIS pour tenter de retrouver un camion d'armes volées. L'affaire, somme toute classique, se complique brutalement lorsque leur principal suspect, le fils d'un patron de la mafia qu'ils croyaient être le revendeur, est retrouvé mort. Il leur faut immédiatement changer leur fusil d'épaule...

Une mission de l'agent infiltré Laura Song, chargée de collecter des informations sur la flotte chinoise, tourne mal et son identité est comprise. Afin de pouvoir déterminer ce qu'il s'est réellement passé, les membres du NCIS qui participaient à l'opération sont interrogés les uns après les autres, et Killbride doit prendre une décision difficile...

Sam devient négociateur. Roundtree opère sous couverture lorsqu'un homme, Gary DeMayo, prend en otage un bus avec de nombreux passagers à bord. Il menace de le faire exploser si l'honneur de sa fille, le caporal Kyra DeMayo, n'est pas lavé. La jeune femme a été révoquée de l'armée sans les honneurs...