La serie segue le vicende della principale squadra di agenti speciali dell'agenzia federale Naval Criminal Investigative Service (NCIS), denominata «Major Case Response Team» (MCRT)[5], con sede al Washington Navy Yard di Washington. L'NCIS si occupa dei reati più gravi che vedono coinvolti membri o persone legate alla marina degli Stati Uniti o al corpo dei Marines. Il Major Case Response Team, in particolare, si occupa dei casi più difficili e delicati, quali ad esempio l'omicidio di uomini vicini al Presidente, morti di celebrità all'interno di basi della marina, minacce terroristiche e rapimenti.