A una base militare dall'attività interna segreta viene consegnata una cassa con un cadavere congelato. La squadra di Gibbs sente puzza di bruciato e organizza un "ingresso" notturno. McGee oscura le videocamere mostrando sui video dei sorveglianti un filmato vuoto in loop, mentre Dinozzo e Ziva entrano seguendo le loro istruzioni via audio. Improvvisamente l'allarme suona, nonostante fossero stati disattivati; sapevano del loro arrivo! Ma era "solo" un test che la squadra di Gibbs deve fare per testare la sicurezza di "Domino", un programma che prevede nei dettagli la risposta statunitense ad attacchi terroristici contro obiettivi sensibili in Israele o Medio Oriente. Dinozzo e Ziva vengono catturati (non senza resistere), e vengono raggiunti da Gibbs e Vance. C'è ancora una talpa nel NCIS! Non era Langer. Tuttavia l'intero test e l'edificio erano solo un'esca per il traditore. Grazie a un elemento radioattivo messo sulla tastiera di Domino, con un contatore geiger viene individuata... Abby! Lee si lava nervosamente le mani. Vance le chiede di procurarle un avvocato, quindi Lee esce e Vance la fa spiare per trovare il suo contatto. Lee viene interrogata, rivela che Langer è innocente e spiega la sua storia: è ricattata da alcuni sconosciuti che hanno rapito sua figlia. Lee esce dall'edificio e trova Gibbs in auto. (continua nella prossima puntata)