Na estreia da terceira temporada, enquanto a equipe viaja para a Romênia para procurar Hetty, Callen descobre novas informações sobre seu passado.

A equipe do NCIS une forças com a Agência de Segurança Nacional para encontrar o criador de um programa de software ligado a um ataque cibernético contra o Departamento de Defesa.

Sam se disfarça como especialista em bombas enquanto a equipe corre para localizar explosivos roubados em algum lugar da cidade. Enquanto isso, Hunter muda a dinâmica da equipe e faz Callen ser parceiro de Kensi e Sam parceiro de Deeks.

A equipe do NCIS investiga o submundo do movimento de resistência líbio após o assassinato de um repórter, e Hetty revela detalhes sobre o passado de Callen.

O Departamento de Polícia de Los Angeles chama a equipe do NCIS quando um ataque liga um cartel de drogas mexicano a um terrorista procurado. Enquanto isso, o bem mais precioso de Sam é roubado.

A equipe do NCIS deve investigar se um fuzileiro naval exonerado desonrosamente é alvo de uma armação internacional ou se ele realmente cometeu assassinato.

Quando uma identidade da Marinha é encontrada em um cadáver vinculado a um caso de contrabando de materiais perigosos, o NCIS recebe permissão para investigar no México e é chamado para ajudar a localizar os materiais desaparecidos.

Depois que a missão secreta de Sam no Sudão se torna mortal, Callen e a equipe do NCIS precisam localizar seu agente desaparecido antes que seja tarde demais.

Uma missão malfeita força Hetty a demitir Deeks e mandá-lo de volta para o Departamento de Polícia de Los Angeles. Enquanto isso, uma despedida delicada entre Kensi e Deeks a deixa com sentimentos inesperados por seu antigo parceiro.

A equipe do NCIS precisa localizar um dispositivo confidencial, com o poder de destruir Los Angeles, que foi roubado de um centro de pesquisa de uma faculdade. Enquanto isso, Sam tenta encontrar um presente de Natal de muita procura para sua filha.

Quando um pesquisador do Departamento de Defesa é encontrado morto, Nell coloca à prova seu alto QI ao se disfarçar como seu substituto. A capacidade de Hetty de liderar a equipe é questionada pelo novo diretor assistente do NCIS, Owen Granger.

Quando um veículo que transporta Jada Khaled é emboscado, o NCIS precisa encontrar o culpado para resgatá-la e salvar o caso. Enquanto isso, Sam é forçado a encarar Jada pela primeira vez desde que voltou do Sudão.

Depois que uma van do serviço diplomático transportando um pacote desconhecido do Departamento de Estado é sequestrada, a equipe do NCIS precisa descobrir quem cometeu o crime e o que está desaparecido.

Com o diretor assistente Granger criticando cada movimento, a equipe do NCIS precisa localizar um assassino camaleão que escapou de agentes da lei, incluindo o próprio Agente Especial G. Callen, em vários países.

A equipe do NCIS de Los Angeles procura novas evidências para provar a inocência de Kensi Blye quando ela é detida como principal suspeita em uma investigação de assassinato envolvendo a unidade de atiradores de seu falecido pai.

A equipe do NCIS continua procurando novas evidências para provar a inocência de Kensi Blye depois que uma reunião privada envolvendo a unidade de atiradores de seu falecido pai se torna mortal.

A equipe do NCIS investiga um tiroteio fora do consulado vietnamita pouco antes de uma conferência internacional no local que contará com a participação do Secretário da Marinha.

Quando o corpo de um oficial da Inteligência da Marinha é encontrado, as evidências apontam para uma equipe de elite que está prestes a partir em uma missão de resgate, e Sam Hanna precisa interrogar o grupo, possivelmente comprometendo a missão.

Quando um ex-fuzileiro naval é suspeito de criar uma bomba química, a equipe do NCIS se junta à força-tarefa antiterrorista do FBI, incluindo o psicólogo operacional Nate Getz.

A equipe do NCIS de Los Angeles une forças com a equipe Hawaii Five-0, que viaja do Havaí para Los Angeles quando o principal suspeito de um caso se muda para o continente com um vírus mortal a reboque.

Kensi e Deeks são enviados disfarçados como o casal Melissa e Justin quando as evidências levam a um grupo terrorista russo em um bairro residencial.

No final de temporada especial de duas horas, Callen e a equipe do NCIS enfrentam seu adversário vingativo, o Camaleão, quando um caso dá início um jogo mental mortal orquestrado pelo gênio do crime.

No final de temporada especial de duas horas, Callen e a equipe do NCIS enfrentam seu adversário vingativo, o Camaleão, quando um caso dá início a um jogo mental mortal orquestrado pelo gênio do crime.