Do głównych zadań detektywów należy wykrywanie przestępstw, które są powiązane z marynarką wojenną bądź korpusem piechoty morskiej. Na czele zespołu NCIS stoi Leroy Jethro Gibbs (Mark Harmon), doświadczony oficer dochodzeniowy. Jego kontrowersyjne metody śledcze często rozmijają się z obowiązującymi przepisami, ale zawsze odnoszą skutek. Do zespołu dołączył Thony Dinozzo (Michael Weatherly), który wcześniej pracował jako detektyw wydziału zabójstw w Baltimore. Za wszelka cenę stara się udowodnić, że jest lepszy od Gibbsa. Timothy McGee (Sean Murray) jest specjalistą od komputerów, co wzbudza powszechny szacunek. Z kolei Abby Sciuto (Pauley Perrette) jest znawczynią medycyny sądowej. Doktor Donald "Ducky" Mallard (David McCallum) jako lekarz sądowy rzadko się myli, a jego opinie są wiążące. Po śmierci Caitlin Todd do zespołu dołączyła Ziva David (Cote de Pablo), funkcjonariuszka izraelskiej agencji wywiadowczej, a na czele NCIS stanęła Jenny Shepard (Lauren Holly), dawna miłość Gibbsa.