Im Todesfall eines U-Bootsbeamten der USA während einer AUKUS-Zeremonie in Sydney ermitteln NCIS-Agenten zur See und die Bundespolizei Australiens gemeinsam, wodurch das NCIS: Sydney entsteht.

Ein Compliance-Officer der Navy wird tot in einem Wasserloch aufgefunden und das Team entlarvt im Zuge der Ermittlungen einen komplexen Schmugglerring. Zugleich löst das neue Team Anfangsschwierigkeiten.. und trifft auf einen sprechenden Rosakakadu.

Als ein Hai den Arm eines ehemaligen US-Navy-SEALs ausspuckt, muss das Team die Loyalität von ehemaligen Navy-Tauchern überprüfen. Dabei deckt es eine düstere Überwachungsverschwörung auf, die mit einem Verbündeten in Verbindung stehen könnte.

In Sydneys historischem Viertel Rocks wird die Leiche eines US-Marineunteroffiziers gefunden. Der Schlüssel zu diesem Fall ist ein jahrzehntealtes Marine-Verdienstkreuz. Das Team begibt sich auf eine wilde Geisterjagd nach dem Mörder.

Das Team muss sich beeilen, um einen von ihnen zu retten, als Doc Roy (William McInnes) und sein Hund in eine Geiselnahme in ihrem heimischen Hundecafé verwickelt werden.

Ein Mann in einer kaschierten US-Navy-Jacke erliegt in einem überfüllten Bus in Bondi einer Kokain-Überdosis, wodurch Evie (Tuuli Narkle) in ihre Vergangenheit als Undercover-Drogenfahnderin zurückversetzt wird.