Med hjälp av falska identiteter och avancerad teknik drar teamet med utbildade agenter på hemliga uppdrag, och ofta sätter de sina egna liv på spel för att få tag på bovarna. Special Agent G Callen är en kameleont som kan förvandla sig till vem som helst för att infiltrera den kriminella undre världen. Hans partner är specialagent och övervaknings experten Sam Hanna, en före detta marinsoldat som har varit stationerad i både Afghanistan och Irak. Med finns också agenterna Kensi Blye och Dominic Vail, psykologen Nate och deras assistent Hetty. Teamet är utrustad med den senaste tekniken, och ofta hamnar de i farliga situationer där de är beroende av varandra för att skydda både sig själva och Amerika.