Deux mois après la disparition de Gibbs et McGee lors d'une mission au Paraguay, leurs collègues du NCIS refusent d'abandonner les recherches.
Deux mois après que Gibbs et McGee ont été vus pour la dernière fois, luttant contre un groupe de rebelles insaisissables dans une jungle du Paraguay, l'équipe du NCIS à Washington, dirigée en intérim par Ellie Bishop, cherche sans relâche ses collègues disparus. Parallèlement, Leon Vance et Nick Torres sont convoqués à une audience du Congrès sur les retombées et les éventuelles violations des règles de conduite commises durant la mission au Paraguay. Retenus prisonniers, Gibbs et McGee élaborent, quant à eux, un plan d'évasion...
A noter cette saison l'arrivée de Maria Bello et le départ de Pauley Perrette, qui incarnait Abby Sciutto.