La squadra si divide per seguire casi in diverse parti del mondo. Callen e Sam seguono una pista a Tel Aviv e lì Callen incontra la sua ex Eliana (Natassia Halabi), mentre Kensi collabora con l'agente del Dipartimento di Giustizia Lance Hamllton (Bill Goldberg) a Los Angeles col fine di smascherare una vecchia conoscenza: Karen St. Pierre (Sara Visser). Intanto Nell è preoccupata per la sorte di Eric che da San Francisco non dà più notizie da tempo...