Kensi è ancora nelle mani della talpa che la sta torturando fisicamente e psicologicamente. La squadra, con l'aiuto di Sabatino, riesce a rintracciare Ferris e a salvarla. Nel mentre, Granger viene quasi ucciso in ospedale da una donna, ma riesce a difendersi sparandole. Intanto Callen scopre di essere stato tradito da qualcuno vicino a lui. Joelle Taylor infatti, sua ex fidanzata, si scopre essere un'agente della CIA sotto copertura, incaricata di raccogliere informazioni su di lui. Quando Hetty lo rivela a Callen, egli ci rimane molto male. Nel frattempo, Chegwidden, ammiraglio in pensione e amico fidato di Hetty, arriva per dare una mano al team a rimettere a posto il caos creato dalla caccia alla talpa.
Nota: questo è l'ultimo episodio dove appare l'attore Miguel Ferrer nei panni del vice-direttore Owen Granger.