NCIS: LOS ANGELES é uma série sobre o mundo de alto risco da Agência de Projetos Especiais (OSP), uma divisão do Serviço de Investigação Criminal da Marinha dos Estados Unidos (sigla em inglês: NCIS), que tem a seu encargo nada menos do que capturar os mais perigosos e difíceis criminosos, que colocam em risco a segurança nacional. Assumindo identidades falsas e utilizando a mais avançada tecnologia, esta equipe de agentes altamente treinados mergulha nas profundezas deste mundo clandestino, colocando suas vidas em jogo para alcançar seus objetivos.

O agente especial G. Callen é um verdadeiro camaleão, capaz de se transformar no que for preciso para se infiltrar no submundo do crime. Seu parceiro é o agente especial Sam Hanna, um ex-SEAL da marinha americana, que já esteve em ação tanto no Afeganistão quanto no Iraque. Hanna é um especialista em vigilância que emprega os equipamentos de monitoramento mais sofisticados para rastrear os agentes que estão em ação e lhes fornecer informações cruciais.

Não menos importantes são os assistentes que compõem a equipe. A agente especial Kensi Blye é uma jovem de inteligência privilegiada, viciada na adrenalina gerada por seu trabalho secreto. O psicólogo de Operações Nate Getz se dedica a penetrar na mente das pessoas, analisando o perfil de cada um de seus alvos e acompanhando o estado mental dos agentes, antes, durante e depois das missões. O agente especial Dominic Vail, que se integrou recentemente ao grupo, é altamente qualificado, mas tem pouca experiência. Henrietta “Hetty” Lange se encarrega do apoio logístico, e fornece à equipe desde microcâmeras de vigilância até automóveis.

Armados com a tecnologia mais avançada e enfrentando regularmente situações de vida ou morte, esta unidade de alto rendimento se baseia no apoio mútuo para fazer o que for necessário para proteger os interesses da nação.