Sam et Deeks sont de retour au sein de l'équipe du NCIS, sains et saufs, mais totalement traumatisés après avoir été torturés par Isaak Sidorov et ses hommes. Ces événements dramatiques ne sont pas sans conséquences, tant dans leurs relations professionnelles que personnelles. Les deux hommes vont devoir se reconstruire et tenter d'oublier ce qui s'est passé, ce qui ne sera pas facile. Alors qu'ils sont toujours à la recherche des bombes nucléaires volées, les membres de l'équipe du NCIS traquent également Marcel Janvier, alias le Caméléon. L'homme a réussi à prendre la fuite et demeure introuvable...