Serial opowiada historię fikcyjnego zespołu agentów "MCRT" (naczelnego zespołu dochodzeniowego) mniej znanej agencji o nazwie "Naval Criminal Investigative Service". Akcja serialu dzieje się najczęściej w siedzibie Navy Yard w Waszyngtonie. Serial wyróżnia wiele elementów humorystycznych a także dosyć duże nastawienie na bohaterów.

NCIS to agencja którą można bliżej określić jako policja Marynarki Wojennej USA. Zajmują się wszelkimi przestępstwami w które zamieszany był Marine. NCIS jest podległe Sekretarzowi Marynarki Wojennej.

Szefem "MCRT" i zarazem głównym bohaterem serialu jest Agent Specjalny Leroy Jethro Gibbs. Jego prawą ręką w zespole jest Agent Specjalny Anthony DiNozzo, którego partnerem jest Agent Specjalny Timothy McGee. W zespole pracowała w przeszłości Agentka Specjalna Ziva David, która w jedenastym sezonie opuściła zespół i wróciła do Izraela, a także Agentka Specjalna Caitrin Tod, którą zamordował w drugim sezonie terrorysta - Ari Haswari. Z zespołem współpracuje patolog - Dr. Mallard oraz jego asystent James Palmer który zastąpił postrzelonego w pierwszym sezonie Geralda Jacksona. Z zespołem współpracuje także ekspertka od kryminalistyki - Abby Sciuto.

Z retrospekcji w serialu dowiadujemy się że zanim szefem "MCRT" był Gibbs, dowódcą tego zespołu jeszcze kiedy agencja nosiła nazwę Naval Investigative Service (NIS) był Agent Specjalny Mickael Franks. To on zwerbował Gibbsa do swojego zespołu. Już wiele lat po zmianie nazwy agencji (z NIS na NCIS) Agent Franks przeszedł na emeryturę i opuścił NCIS. Wtedy nowym szefem został Gibbs. Ściągnął on do zespołu Agenta Burckley'a, którego zastąpił pięć lat później policjant z Baltimore - Tony DiNozzo. Gibbs wziął do zespołu także agentkę Vivian Blackadder z FBI co widzimy w pilocie serialu. Ostatecznie jednak w pierwszym odcinku pierwszego sezonu zostaje ona (bez podania przyczyny) zastąpiona przez agentkę Tod z Tajnych Służb. Agentka ta zostaje zastrzelona w finale drugiego sezonu przez agenta Mossadu - Ariego Haswari. Zastępuje ją Agentka Ziva David, która do siódmego sezonu pełni rolę Agenta Łącznikowego między NCIS a Mossadem. Później zostaje już Agentką NCIS i przyjmuje amerykańskie obywatelstwo. Agent McGee początkowo jest przedstawiony jako Młodszy Agent NCIS z Norfolk. Współpracuje on często z "NCRT" co skutkuje jego dołączeniem do zespołu Gibbsa na początku drugiego sezonu.

Obecnie dyrektorem NCIS jest Leon Vance. Pierwszym dyrektorem w serialu jest Thomas Morrow który jednak na początku trzeciego sezonu opuszcza agencję po otrzymaniu oferty posady zastępcy szefa Agencji bezpieczeństwa wewnętrznego. Jenifer Shepard zostaje nowym dyrektorem NCIS na początku trzeciego sezonu, zostaje także pierwszym dyrektorem który dołączył do głównej obsady. Kiedy Shepard zostaje zastrzelona, w finale piątego sezonu dowództwo w agencji przejmuje ówczesny wicedyrektor - Leon Vance z San Diego.