《海军罪案调查处第三季》围绕NCIS（海军犯罪调查机构）一支隶属于五角大楼特别部门的特工小组展开。他们负责调查所有哪怕只有一丝证据表明与海军或海军陆战队人员有关的犯罪案件，无论涉案人员的级别和职位高低。带领这支小组、且独立于海军指挥系统之外的是NCIS特工Leroy Jethro Gibbs（Mark Harmon饰）。作为经验丰富的调查员和审问专家，Gibbs机智果断、作风强硬，为了完成任务有时甚至不惜打破常规。Anthony DiNozzo特工（Michael Weatherly饰）直接接受Gibbs的领导，他曾是重案组探员，丰富的调查经历赋予了他敏锐出色的办案直觉。随后加入两人的是Kate Todd（Sasha Alexander饰），这位美丽而坚韧的前特勤处特工曾与Gibbs正面交锋，相关情节见《海军罪案调查处》第一季第一集。团队中还有负责技术分析工作的Abby Sciuto（Pauley Perr...）。
