Un capitano di corvetta che ha scoperto di essere stato avvelenato da una dose letale di polonio, chiede alla squadra NCIS di catturare il responsabile. La puntata si apre sull'ufficiale Gabriel Lin (BD Wong, "Law & Order: Unità Speciale", "Awake"), terapista della Marina, che, insieme a un collega, sta correndo a Jackson Square. Inaspettatamente, Lin, collassa e crolla al suolo. Il collega chiama immediatamente l'ambulanza. In seguito, Lin si reca alla sede dell'N.C.I.S. e chiede di parlare con Pride. Gabriel lo informa di essere stato avvelenato con il polonio 210. Sta morendo, non ha speranze, ma l'ultimo suo desiderio è scoprire l'identità del suo assassino. Gabriel consegna a La Salle e Brody un elenco dei suoi attuali pazienti e di chiunque altro possa avere un movente. I due li incrociano con i nomi delle persone che, per un motivo o per l'altro, hanno accesso alla sostanza letale. Per determinare quando e come Lin sia stato contaminato, però, sarà necessario anche l'aiuto della dottoressa Wade che si troverà a praticare una sorta di "autopsia" sull'uomo.