《NCIS》不僅是一部充滿動作元素的劇集，當中更充滿幽默元素，劇情圍繞着一班被迫在高壓環境下工作的人員，在他們當中發生的故事既複雜又有趣。NCIS（海軍罪案調查處）特別探員利萊謝夫路吉斯是一名前海軍陸戰隊槍炮軍士長，他擁有高超的查案能力，並領導著一支隊員各有個性的團隊。吉斯沉默寡言，只需一個眼神就能解釋清楚問題。他的團隊包括以下人員：NCIS特別探員添美菲麥基，他畢業於麻省理工學院，對電腦有豐富認識；NCIS特別探員艾倫娜「艾莉」畢夏，她分析問題的能力非常出色，而且意志堅定，更是一位理想主義者，負責國際威脅評估和全球準備工作；NCIS特別探員尼古拉斯「尼克」托利斯，大部分時間都在單獨執行臥底任務；NCIS特別探員積奇蓮「積奇」斯隆，她在NCIS當首席法醫心理學家的名聲甚響，更喜歡挑戰吉斯。當奴「德奇」馬拉德醫生見識廣博且經驗豐富，他是一名退休法醫；而占美帕瑪則是當奴的助手，他本性率真，是一名持有正式執照的法醫，負責在殮房工作；法醫卡茜凱因斯曾是當奴研究生助理，她總在關鍵時刻憑借敏銳的法醫技能解決問題，所以讓吉斯留下了深刻印象；里昂凡斯則是NCIS的現任處長，他負責統籌行動，亦是一位聰明且訓練有素的特工，總能在關鍵時刻力挽狂瀾。NCIS特別探員負責調查牽涉到美國海軍與美國海軍陸戰隊人員的犯罪事件，由謀殺、間諜活動、恐怖襲擊以及潛艇盜竊等罪案，他們都一手包辦調查。
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吉斯和科耐爾（Joe Spano 飾）一起追捕向科耐爾女兒提供毒品的販毒集團頭目，同時NCIS小組將調查解剖室屍體失蹤案。
透過一段腦海回憶情節，帶大家見證當年一宗謀殺案，如何讓年輕的吉斯（Sean Harmon 飾）藉此加入NCIS小組，並認識當時初到美國的年輕德奇（Adam Campbell 飾）。
有人在一片森林中發現了兩具屍體，現在NCIS小組就像參與了瘋狂的尋寶遊戲。另外，吉斯和科耐爾深入調查毒梟的下落。
麥基和妻子迪娜拉（Margo Harshman 飾）到巴哈馬度假，但NCIS正調查一單案件，一名營運密室逃脫遊戲的經理遇害，案件亦與巴哈馬群島有關，二人的假期就變成高危任務。此外，吉斯發現了一灘血跡，他擔心科耐爾已逢不測。
科耐爾的女兒艾美莉因服藥過量而住院，吉斯和科耐爾繼續追捕販毒集團頭目，雙方衝突已發展到白熱化階段。此外，吉斯和凡斯安排團隊處理一單危險的案件。
畢夏和托利斯追查武器走私案，二人來到了一處歷史遺跡（此地曾是一位前警長的住所），並與歹徒展開火拼，他們之後竟發自己被鎖在被廢棄的監倉裡。
一名海軍軍官開車送一名剛出獄的囚犯回家時被殺，NCIS小組進行調查。另外，吉斯幫助帕瑪應付心理創傷。
阿富汗一架廢棄巴士上出現斯隆的名字，車上司機亦經已死亡。吉斯陪著斯隆前往阿富汗，尋找一群在巴士上被歹徒綁架走的女孩。此外，麥基、畢夏和托利斯追蹤一名通過電子郵件向塔利班洩露機密的駭客。
一名男子在餐車後面凍死，NCIS小組開始調查這個競爭激烈的餐車市場。
NCIS小組發現了一個秘密鬥狗集團，這更導致其中一名組員作出驚人舉動。
凡斯指派麥基、托利斯和畢夏在一場外交事務峰會上執行防疫檢查任務，眾人卻在現場發現一宗謀殺案的線索。
一名海軍陸戰隊中士遇刺身亡，托利斯奉命搜集案件證據，最終竟遇上他的父親米高爾（Steven Bauer 飾），這人在托利斯還是個孩子時就離棄了他。
有人遇上交通意外不顧而去，並導致一名電單車手不治身亡，NCIS小組進行調查。吉斯準備作證，起訴一名詐騙海軍軍人數百萬美元的財務顧問。
NCIS小組追蹤一台被盜走的手提電腦，最終追查到一位名叫菲尼亞斯（Jack Fisher 飾）小男孩的叔叔，而這名男孩曾是吉斯的鄰居。
多名NCIS REACT（區域執法行動小組）成員在一次爆炸中喪生。NCIS特別探員謝茜嘉禮特（Katrina Law 飾）作為唯一的倖存者，利用一件高科技避彈衣協助破案。
小組正追捕一名軍火商危險人物，而得知畢夏捲入一宗國家安全局洩密舊案後，眾人感到十分震驚。此外，吉斯和瑪琪（Pam Dawber 飾）發現他們一直在追蹤的殺手，可能正準備向他們下手。
