I sesong 11 håndterer NCIS-teamet følgene av en eksplosjon som førte til et dødsfall forbundet med byrået. Tony reiser til Israel for å lette etter Ziva som er savnet. Gibbs og McGee drar til Afghanistan for å etterforske et drap. En ny analytiker, Eleanor "Ellie" Bishop, blir med teamet for hjelpe etterforske en sak som hun forutså to år tidligere.