À la tête de cette équipe du NCIS, qui opère en dehors de la chaîne de commandement militaire, l'agent Special Leroy Jethro Gibbs (Mark Harmon), un enquêteur qualifié dont les qualités sont d'être intelligent, solide et prêt à contourner les règles pour faire le travail. Travaillant sous les ordres de Gibbs, on retrouve l'agent Anthony DiNozzo (Michael Weatherly), l'agent Abby Sciuto (Pauley Perrette) et le Dr Donald "Ducky" Mallard (David McCallum). De meutre en espionnage anti-terrorisme et sous-marins volés, ces agents spéciaux parcourent la planète pour enquêter sur tous les crimes ayant un lien avec Marine ou le Corps de la Marine.