Navy: investigación criminal está centrada en el trabajo de los agentes especiales más eficaces de la Marina estadounidense. Al frente del equipo está Jethro Gibbs (Mark Harmon), cuya labor consiste en investigar todos los crímenes conectados con las dependencias del Cuerpo Naval.
Para él trabajan el agente especial Anthony DiNozzo (Michael Weatherly), la especialista forense Abby Sciuto (Pauley Perrette), el agente especial Timothy McGee (Sean Murray), la ex agente de la Mossad, Ziva David (Cote de Pablo) y el forense Ducky (David McCallum).