O elenco de "NCIS" inclui os atores Mark Harmon, Michael Weatherly, Pauley Perrette, David McCallum e Sean Murray. Outros membros do elenco são Cote de Pablo, Brien Dietzen e Rocky Carroll.
Em "NCIS", Mark Harmon desempenha o papel principal do Agente Especial Leroy Jethro Gibbs. Gibbs é um ex-fuzileiro naval que trabalha para o Serviço de Investigação Criminal Naval, ou NCIS. Ele é o líder de um grupo de agentes especiais que fazem parte da Equipe de Resposta a Casos Graves. Harmon estrelou esse papel desde 2003. Antes de "NCIS", ele teve papéis em várias produções de televisão e cinema, incluindo "Fear and Loathing in Las Vegas", "Local Boys", "Flamingo Road" e "St. Elsewhere". < /p>
Michael Weatherly desempenha o papel do agente especial Anthony DiNozzo em "NCIS". DiNozzo é o segundo em comando de Gibbs. Ex-oficial da polícia de Baltimore, DiNozzo é um investigador experiente que adora filmes e mulheres. Weatherly nasceu na cidade de Nova York em 1968. Ele também é conhecido por seu trabalho como Logan Cale na série de televisão "Dark Angel".
Pauley Perrette interpreta a cientista forense gótica Abby Sciuto em "NCIS". Sciuto é um pouco nerd em tecnologia e uma figura parecida com uma filha para Gibbs. A própria Perrette gostava de ciências e fez mestrado em criminologia no Valdosta State College antes de se tornar uma atriz de sucesso.