Il team indaga su un piromane che prende di mira le case di famiglie borghesi nelle ore notturne.
Una donna è trovata mezza nuda in un parco ammanettata, in tenuta sadomaso; l'indagine porta Castle e Beckett nel mondo sottorraneo del bondage di New York.
Il padre di Tony viene trovato in un'auto con un cadavere nel portabagagli e il team viene incaricato delle indagini. DiNozzo Senior non ricorda nulla della notte in questione e Tony viene sollevato dall'incarico perchè coinvolto personalmente…
Nel tentativo di usare un corridoio subspaziale xindi, i membri dell'equipaggio dell'Enterprise fanno uno strano incontro con i loro discendenti.
Quando la squadra dell'NCIS di Los Angeles indaga su un caso che coinvolge un ex marine rintracciato da dei membri di Al-Qaeda per aver sottratto denaro all'Iraq, Hetty assegna Nell a Deeks sul campo. Nel frattempo, a Eric viene assegnato un nuovo partner nella sala comando.