Après que 10 Kg d'armes chimiques hautement toxiques aient disparu, Gibbs et son équipe mettent tout en œuvre pour les retrouver. Le NCIS est sous le choc lorsqu'il découvre que ces armes chimiques mortelles sont entre les mains du terroriste Mamoun Sharif . Sharif prend un malin plaisir à passer des coups de fil au NCIS afin de narguer les agents spéciaux. L'équipe du NCIS joint ses forces à celles du Lieutenant Colonel Hollis Mann pour tenter de l'arrêter. Sharif prévoit en effet d'attaquer les plus grandes villes des États-Unis avec ces armes chimiques. Gibbs se retrouve dans une situation similaire à celle qui l'avait décidé à quitter le NCIS...