Marty Deeks, agent de liaison entre le NCIS et le LAPD, la police de Los Angeles, disparaît au cours d'une mission d'infiltration auprès de trafiquants de drogue. Sa cible, Emilio Philip Ortega, leader d'un réseau de trafiquants de drogue, est tuée lors de l'explosion de sa voiture. Deeks utilisait Ortega pour approcher Radovan Lazik, un dangereux criminel originaire de Serbie qui cherche des contacts aux Etats-Unis. Peu de temps après, l'équipière de Deeks, Jess Traynor, périt dans l'explosion de son véhicule à la sortie d'une réunion avec le NCIS. La police de Los Angeles interrompt la mission d'infiltration et collabore avec le NCIS pour faire cesser ces attentats... L'équipe du NCIS est chargée de retrouver un commandant de la marine et spécialiste de sécurité informatique, Jason Rehme, dont on est sans nouvelles depuis plusieurs heures. L'équipe de Callen ne tarde pas à le repérer et apprend qu'il est à la recherche de sa fille, Amanda, 14 ans, qui a en fait été enlevée. Le FBI reprend l'affaire quand Rehme reçoit un enregistrement vidéo montrant sa fille enterrée vivante. Les agents fédéraux notent des similitudes avec des crimes commis par un tueur en série aujourd'hui emprisonné, Lucas Maragos. Sam, à qui cette situation rappelle ce qu'il a vécu en Bosnie, fait de ce dossier une affaire personnelle...