Una donna riesce ad uscire dal terreno di un bosco dove era stata sepolta viva. Sebbene sia in stato confusionale, la donna sostiene che vi sia una bomba su di una nave della Marina. L’N.C.I.S. si muove subito e Gibbs rinviene nel terreno una chiave. Kate si occupa dell’identificazione della donna, che lentamente riesce a ricordare eventi dei giorni passati; sostiene che qualcuno le ha rilevato le impronte digitali, ricorda di essere stata in una chiesa e conosce la traduzione in lingua tedesca di “fabbrica di esplosivi”, sebbene non conosca quella lingua. Abby analizza gli indumenti della donna e rinviene tracce di sostanze utilizzate per il confezionamento di esplosivi: la donna potrebbe essere una terrorista. La chiave trovata nel terreno, invece, conduce ad una stanza d’hotel e reca una minuscola incisione fatta con il laser. Kate è però di altro avviso e con un inganno fa uscire la donna dall’ospedale, perché ritiene che così possa meglio contribuire alle indagini e decide di ospitarla a casa sua. In un negozio di abbigliamento, la donna vede un uomo che le ricorda quello che l’avrebbe aggredita. Il presunto aggressore, però, viene rinvenuto cadavere nella camera d’albergo di cui ha la chiave. Il cadavere appartiene a Walter Richter, che è stato assassinato con un colpo di un oggetto contundente al capo. Le impronte rilevate nella stanza fanno supporre che la donna sia stata lì prima di essere sepolta. Ritcher era il capo della sicurezza di un’azienda tedesca che fornisce rilevatori di bombe per la Marina americana; dalle analisi risulta che sia morto da almeno due giorni, per cui non è stato lui a seppellire la sconosciuta. Tony e Gibbs incontrano l’amministratore dell’azienda tedesca, Stephen Brauer, e scoprono che la donna ospitata da Kate lavora per quell’azienda in qualità di fabbricante di esplosivi: il suo nome è Suzanne McNeil. Suzanne viene portata al cospetto del cadavere di Richter e riconosce l’uomo, ma omette di spiegare che ricorda anche di averlo colpito con un corpo contundente a seguito di una violenta lite. L’opinione di Gibbs è che sia stato Brauer a tentare di uccidere Suzanne, ma non rivela agli altri la sua convinzione. La donna insiste per andare al proprio posto di lavoro per stimolare altri ricordi ed appena incontra Brauer rammenta nei minimi particolari quello che è accaduto quella sera. I due, infatti, erano amanti; Brauer, però, non aveva voluto lasciare la moglie scatenando l’ira della donna. L’uomo aveva reagito tentando di ucciderla. Suzanne finge però di non ricordare nulla per vedere quale sia la reazione dell’uomo. I due si appartano e Suzanne rivela a Brauer di ricordare tutto; lui le promette nuovamente di separarsi dalla moglie per stare con lei, ma la donna, che tiene in mano una piccola bomba, non gli crede. Kate capisce che Suzanne le aveva mentito di fronte al cadavere di Richter, poiché sapeva il motivo della sua morte sebbene nessuno glielo avesse comunicato. Il team dell’N.C.I.S. interviene, ma Suzanne riesce a far esplodere l’ordigno. I due amanti muoiono, mentre Kate, Gibbs e Tony rimangono feriti in modo non grave.
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