La squadra indaga su tre omicidi, le vittime sono due chirurghi e un ragazzo, portato in ospedale in seguito a un incidente con una volante della polizia. Dai raggi X effettuati sul paziente, Max intuisce che era proprio lui l'obiettivo del killer. Il ragazzo, infatti, aveva sottopelle una chiavetta USB che si scopre contenere dati vitali riguardanti la sicurezza nazionale. Il giovane è stato ucciso da una donna, che si è finta un medico. Si tratta di Anna Novick (Olga Fonda), fidanzata di un dipendente dell'NSA, Chris Dalton (Michael McMillian), nonché spia dei servizi segreti russi. La caccia ha inizio... Nel frattempo, McGarrett finalmente scopre cosa abbia portato Catherine a lasciarlo.