作为海军罪案调查处的衍生剧，海军罪案调查处: 洛杉矶如今已独当一面。刺激的爆炸场面，明与暗的较量是该剧的主要基调。角色之间相亲相爱充满笑料的对话也为剧情增添了一抹亮彩，甚至已超越剧情成了观众们最为津津乐道的部分。第四季末，Sam面临着人生最艰难的选择， 一边是心爱的妻子，一边是对其无比忠诚的队友，他究竟会作何选择？Deeks能否化险为夷？他与Kensi的感情又将何去何从？
《海军罪案调查处洛杉矶》第五季主要围绕着NCIS LA小组进行的联邦追踪、调查和解决复杂的犯罪案件展开。在这一季，小组成员们依然忙碌于工作之中，不断面对各种挑战并采取相应的行动。以下是本季的主要剧情介绍：
第1集：“困境”
这一季以小组协助搜查署开展联邦调查开始。大卫·波瑟（David Kessler）是一名海军军官，他被指控与克里米亚黑手党有关。小组认为这是被安排的，但为了找到真正的罪犯，他们必须接受爆炸性的任务，完成这个联邦调查。
第2集：“西岸兄弟会”
玛蒂·道格拉斯（Marti Noxon）是一个富有的强制瘢痕治疗师，她的行踪引起了NCIS的注意。她正在帮助农业工人工会对西岸兄弟会展开调查。
第3集：“洛杉矶共济会”
温迪·库克（Wendy Cook）是一名记者，她写了一篇有关共济会疑似涉及走私的报道。小组必须试图摧毁共济会的走私网络，以保护同事和其它调查人员的安全。
第4集：“统一的前线”
小组必须在一起解决一起恐怖活动事件，他们发现一场针对海军的阴谋。同时，萨穆是一位巴勒斯坦裔美国人，在与前辈合作时，他必须找到一种平衡，来应对家庭、身份以及事业压力。
第5集：“跨国犯罪团伙行动”
该集中，华盛顿调度小组命令小组进行一场跨国飞行，以打击一个犯罪网站。
第6集：“红月”
小组必须调查一场美国航空退役军人谋杀案，同时搜索是否发生了国际间谍活动，并打开了一个更大的调查视野。
第7集：“巫师杀手”
萨穆与入侵来自外太空的病毒有关的案子有所了解。他与拉林达（Larinda Mars）联手，调查案子是否与“巫师杀手”有关。
第8集：“遗产”
在这一集中，胡德调查与她的祖先相关的情况，而小组则收到了来自警方的新任务，调查一名警察死亡的原因。
第9集：“响雷般的遗产”
丹尼发现，关于他祖父的两把枪涉及一场犯罪。小组进行一个调查，以发现任何犯罪性质的行动。
第10集：“法式联盟”
在小组试图拯救萨穆及其家人的生命时，办公室将成为第一线。同时，埃里克与宝贝一起进行宝石赌博。
第11集：“直面”
小组与犯罪行动二十四小时内展开了硬仗，并面对随时会发生的失误和往复，用他们的经验处理一场危机。
第12集：“萨穆”
这集深入了萨穆的人物，他依然在努力平衡他的工作与家庭生活。这一集萨穆必须压制过去的痛苦与失落，他的家庭成员将是他的救赎。
第13集：“梦魇”
这一集中，涉及一系列科技犯罪，小组必须从内部调查中寻找疑似的叛徒。同时，他们也意识到在加州之间的任意地方工作，没有比在美国海军的标志性世界更好的时代。
第14集：“滑痕”
小组正面临着危险，当他们遇到一位军官时，他们决定处理事务。
第15集：“北京探案”
在这一集中，小组必须前往北京，参与与中国的谈判和合作，同时也必须合法并安全地将两个美国人从中国解救出来。
第16集：“旅行”
在这一集中，小组移动到各地，与国家安全局进行潜在黑客攻击。
第17集：“战争女神”
在这一集中，小组必须调查与桥牌有关的谋杀案。他们了解到，案件可能涉及一系列非法行动，涉及文化澡堂、时尚界和国际间谍。
第18集：“杀死拉琳达·马尔斯”
小组必须调查拉琳达·马尔斯的杀害，而这只是冰山一角，他们还需要找到她的团队，并突破他们隐藏的各种分组和工具，以阻止打击团伙。
第19集：“成熟期”
在这一集中，小组必须调查卫生部下一位被杀害的工作人员，并且当全员解雇时，他们必须找到与办公室之间的联系。
第20集：“所剩无几”
小组必须找到一个相关犯罪集团，等待适当的机会抓获他们。
第21集：“起跑线”
在这一集中，NCIS必须深入调查，拆除涉嫌制造水化石油危机的团伙。
第22集：“重生”
在这一集中，小组必须寻找证据，注意所有迹象，以找到与豪华汽车零件窃取有关的犯罪线索。同时，他们必须努力寻找一个美国的反恐消息源。
这一季的“海军罪案调查处洛杉矶”主要剧情围绕着小组成员们与复杂案件间的斗争，让人瞪目结舌地看着他们如何共同合作解决切实问题。同时，为了处理案件，小组成员们需要用到各自的专业技能才能成功，这也增加了观众的期待，让他们更加愉快地观看。