Nei pressi di un'accademia navale viene rinvenuto il corpo di un medico ucciso. Eccezionalmente il primo a recarsi sulla scena del crimine è il direttore Vance: le modalità del delitto infatti ricordano una sua vecchia conoscenza, l'affascinante nordcoreana Lee Wuan Kai (conosciuta nell'episodio Nemesi della prima stagione di NCIS: Los Angeles), alla quale dà la caccia da anni. Il team di Gibbs si mette quindi sulle sue tracce. McGee nel frattempo conosce una ragazza, che inizia a frequentare. Presto scoprirà però che si tratta di un'agente segreto che cerca di sfruttarlo per sapere se l'NCIS è riuscita a localizzare Kai. Sarà la stessa Kai ad ucciderla. Nel finale, si scopre che Kai è andata a Washington solo per regolare conti personali, uccidendo tutti coloro che l'avevano addestrata sin da bambina a diventare una spietata assassina. Compiuta la sua vendetta si reca a casa di Vance, chiedendogli di finire il lavoro e ucciderla, cosa a cui provvederà la moglie del direttore.