W kolejnym sezonie, dwunastym, zespół Gibbsa (Mark Harmon) znów stawi czoła zagadkom kryminalnym, w których nie wszystko jest tym, czym się wydaje na pierwszy rzut oka. Agenci muszą m.in. odnaleźć zabójcę dowódcy marynarki wojennej, eskortować geniusza komputerowego i poznać okoliczności śmierci Anglika przebywającego w USA.W wyniku eksplozji ginie dwóch marines. Prowadząc dochodzenie, Gibbs i reszta zespołu próbują namierzyć rosyjskiego terrorystę - Sergieja. Tymczasem agent Fornell nie potrafi poradzić sobie z faktem, że jedną z ofiar zamachowca była jego była żona.