La Temporada 3 de NCIS: Los Angeles comienza cuando el equipo aterriza en Rumanía para rescatar a su jefa y amiga, Hetty Lange (la ganadora del Óscar Linda Hunt), prisionera de un cruel grupo mafioso. Pero la misión de Hetty es tan personal como profesional, poniendo al descubierto un secreto explosivo acerca del pasado del jefe del equipo, “G” Callen (Chris O’Donnell). Este secreto termina por convertirse en la primera colaboración de la historia del equipo con Hawai 5.0, en un esfuerzo común para impedir una pandemia mundial… lo cual al final acaba por cerrar el círculo de la venganza de Callen. El equipo se completa con las valerosas aportaciones del ex-Navy SEAL Sam Hanna (LL Cool J), la agente especial Kensi Blye (Daniela Ruah) y el enlace con el Departamento de Policía de Los Ángeles Marty Deeks (Eric Christian Olsen). Mientras los agentes recorren el mundo persiguiendo criminales, Eric Beale (Barrett Foa) y Nell Jones (Renée Felice Smith) son los magos de la tecnología que, desde la base central, les mantienen al día acerca de todo el espionaje internacional.
