Dans cette saison 12, les agents du NCIS tentent de ne plus négliger leur vie personnelle. McGee entretient une relation à longue distance avec Delilah. DiNozzo se remet doucement mais sûrement du départ de Ziva et se rapproche de l'agent Zoe Keates. Quant à Gibbs, il voit ressurgir sa quatrième ex-femme, Rebecca. Mais tout est loin d'être rose au NCIS car le mercenaire international Sergei Mishnev n'a de cesse que d'attaquer les agents depuis que Gibbs a réduit ses plans à néant. L'équipe du NCIS sera mise à rude épreuve cette année, et deux personnages pourraient bien faire leurs adieux à la série...