I femte sæson af NCIS: Los Angeles stiger trusselniveauet for teamet af specialagenter. Teamleder Callen og hans makker Sam Hanna mestrer som kamæleoner kunsten at gå ’undercover’. Sammen med resten af teamet må de forsøge at forhindre en galning i at sprænge et tog i luften, opklare et tophemmeligt vaccinemord og tage på en redningsmission til Afghanistan for at redde en af deres egne. Den fast sammentømrede gruppe af specialagenter gør brug af topmoderne teknologi. De lægger deres liv i hinandens hænder og bekæmper farlige trusler mod nationen – for at sikre retfærdighed for alle.