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Mentre la vita di Gibbs è appesa a un filo, Tony riesce a localizzare e a eliminare Daniel Budd, il leader de I Chiamati mettendo fine alla pericolosa organizzazione terrorista. Grazie all'intervento del chirurgo Cyril Taft, Gibbs riesce a sopravvivere e ritorna rapidamente operativo. Negli ultimi episodi l'NCIS si trova a far fronte a un caso che coinvolge anche l'MI6 e a collaborare con l'agente Clayton Reeves. Nel frattempo il vecchio direttore dell'agenzia Tom Morrow viene assassinato e poco dopo anche Fornell viene gravemente ferito. Si scopre poi che la fattoria in Israele dove viveva Ziva è stata bombardata e che la donna è presumibilmente morta, ma che la figlia Tali è sopravvissuta. Tony scopre di essere il padre della bimba. Alla fine il responsabile del bombardamento, l'agente corrotto della CIA Trent Kort viene ucciso e DiNozzo decide di lasciare la squadra per occuparsi della piccola Tali.