L'ufficiale della Marina Lauren Ross viene trovata morta all'interno di una camera di sicurezza del Pentagono, il suo collo spezzato. I video di sorveglianza rivelano che la donna è stata strangolata dal collega Eric Donner, un tempo un operativo, ora costretto a un lavoro da scrivania in seguito a un infortunio. Il caso si complica inaspettatamente quando Donner viene ritrovato cadavere, stroncato, secondo Ducky, da un infarto ben prima che la Ross venisse uccisa. Ducky scopre in un orecchio di Donner tracce di silicone, che farebbero pensare alle maschere facciali spesso usate dalla CIA per gli agenti impegnati in missioni sotto copertura. Nel frattempo, Gibbs annuncia che l'agente Barrett si occuperà del caso del serial killer con il suo team, arrivato in città per l'occasione.