En l'absence de Pride, suspendu six semaines pour avoir agi en solo afin de faire tomber le maire corrompu, c'est l'agent Paula Boyd qui assure l'intérim à la tête du NCIS. Après le braquage d'un convoi de déchets nucléaires, l'équipe enquête en secret du FBI et de la Sécurité intérieure, avec l'aide précieuse de leur ancien chef, pour empêcher l'explosion d'une bombe sale à la Nouvelle-Orléans...