Nell'undicesima stagione Ziva decide di far ritorno in Israele e lascia per sempre l'NCIS dichiarando a Tony il suo amore. Il suo posto viene preso dalla giovane Eleanor Bishop. Il team si trova a fronteggiare un pericoloso criminale, Parsa. Nel finale di stagione Gibbs perde suo padre. Il doppio episodio "La città della mezzaluna" è il backdoor pilot del secondo spin-off nella serie, NCIS: New Orleans.