4.sez., 10.-11.ep. - 16. lipnja

Kad u peći u mornaričkoj bazi pronađu spaljeno, mumificirano truplo nestalog bjegunca, NCIS mora surađivati s FBI-om. Ispostavi se da je spaljeni čovjek serijski ubojica. Oba tima posjećuju njegovu obitelj i otkrivaju nešto šokantno. Uz to, tim NCIS-a mora se nositi s knjigom koju je McGee napisao o njima, koristeći „izmišljene“ likove.
Kad robotsko vozilo nazvano "Otto," dio važnog projekta Ministarstva obrane, prouzroči smrt poručnika bojnog broda, a poslije zamalo ubije Abby, tim NCIS-a mora otkriti tko je sabotirao vozilo i ubio poručnika. U međuvremenu, Ziva (Cote de Pablo) shvaća da Tony (Michael Weatherly) stalno posjećuje bolnicu. Što radi ondje?

4.sez., 12.-13.ep. - 17. lipnja

Kad visokorangiranog časnika mornaričke obavještajne službe ubiju u motelskoj sobi u jednom gradiću, tim NCIS-a mora naći njegova ubojicu. Nakon što otkriju da je časnik mrtav već gotovo tri dana, te da su lokalne vlasti već „istražile“ zločin, Gibbs (Mark Harmon) čvrsto odluči riješiti slučaj, koji bi mogao biti povezan s terorističkom ćelijom, i ne dopustiti da mu lokalne vlasti stanu na put.
Kad tim NCIS-a otkrije da je nestalih 10 kilograma visokotoksičnog kemijskog oružja sada u rukama Mamouna Sharifa, traženog terorista, morat će otkriti način da ga pronađu i zaustave prije nego što bude prekasno, a sve uz pomoć pukovnice Hollis Mann i stalne telefonske pozive samog Sharifa.

4.sez., 14.-15.ep. - 18. lipnja

Nakon što ulove međunarodnog trgovca oružjem, tim NCIS-a doznaje da će tajni mornarički oružani sustav biti prodan La Grenouilleu, važnom trgovcu oružjem. Kako bi spriječili transakciju, tim će poslati Duckyja na tajni zadatak. U međuvremenu, čini se da na istom slučaju radi i druga vladina agencija s drugim planovima.
Kad je u napuštenom dijelu grada pronađeno truplo mornara, svi dokazi naizgled upućuju na to da je preminuo od slučajnog predoziranja, no kada tim otkrije još dokaza, ispostavit će se da je mornar ubijen. U međuvremenu, dok radi na slučaju, Tony se zbližava s lokalnim detektivom.

4.sez., 16.-17.ep. - 19. lipnja

Kad poručnik bojnog broda postane žrtva trovanja radijacijom, tim NCIS-a mora otkriti počinitelja. Poručnik, koji radi za IAEA-u (Međunarodna agencija za atomsku energiju), tvrdi da samo dvojica njegovih kolega znaju za njegov zadatak, i da je počinitelj pokušao spriječiti poručnikovu sljedeću istragu.
Kad eksplozija u mauzoleju na vojnom groblju otkrije kriptu punu različitih dijelova tijela, tim NCIS-a mora izvijestiti obitelji žrtava, nadajući se da će naći poveznicu između raskomadanih žrtava i smanjiti broj osumnjičenih kako bi otkrili tko je počinio taj gnusan zločin. U međuvremenu, Abby (Pauley Perrette) se bori s osobnim problemom, a jedina osoba s kojom može razgovarati o njemu je Gibbs.

4.sez., 18.-19.ep. - 20. lipnja

Kada marinac, koji je navodno preminuo od smrzavanja, oživi na Duckyjevu (David McCallum) stolu za obdukciju, tim NCIS-a mora otkriti kretanje žrtve u zadnjih nekoliko dana kako bi doznali što mu se dogodilo i tko ga je ostavio da umre. Kako istraga napreduje, tim doznaje za žrtvino putovanje u Bagdad u privatnom teretnom avionu i otkriva poveznicu s Gibbsovom prošlošću.
Kad anoniman poziv u vezi s mogućim terorističkim aktivnostima upućen preko vikenda na vruću liniju NCIS-a rezultira smrću dvoje agenata poslanih u stupicu, tim NCIS-a mora otkriti tko je odgovoran. Pomaže im agentica Paula Cassidy (Jessica Steen), koja sebe smatra odgovornom za tragediju.