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Jane y Lisbon llevan unas semanas como pareja cuando deben investigar el asesinato de un agente infiltrado. Deciden mantener su relación en secreto ante sus colegas, incluyendo a la nueva incorporación del equipo, la joven Michelle Vega.

Lisbon se infiltra como reclusa en una prisión para conseguir hacerse con la confianza de una mujer prisionera, de modo que ésta lleve al FBI hasta su novio, el líder de una banda que roba coches de lujo.

Cuando el antiguo jefe de Abbott, el agente Peterson, amenaza con destruir la carrera del jefe de Patrick Jane y Theresa Lisbon, y posiblemente su libertad, Jane idea un arriesgado plan para proteger el futuro de su amigo.

Jane tomará medidas extremas cuando el FBI intenta detener a una peligrosa banda que asalta furgones blindados, antes de que la desesperación de los ladrones cueste más vidas inocentes.

El origen específico de un grillo será el objeto de discusión protagonizado por Raj y Howard, quienes llegan a apostarse su preciada colección de tebeos por descubrir quién lleva la razón en cuanto al origen del insecto. Mientras tanto, la pareja de tortolitos formada por Leonard y Penny intentarán -sin éxito- tener una noche romántica.

Raj y Howard exploran nuevas maneras de conseguir la atención del género femenino, el cual hasta ahora no les ha prestado demasiada atención. Para ello, acudirán a un club de góticos al que para acceder tendrán que vestir sus mejores galas tétricas. Por su parte, Sheldon utiliza la relación entre Penny y el chocolate en un experimento sobre el cambio de cáracter, algo que no le va a sentar nada bien a ella cuando se entere.

La desesperación por encontrar un trabajo lleva a Raj a plantearse trabajar para Sheldon, a pesar de su excéntrica y obsesiva forma de abordar los casos. La relación entre Penny y Leonard se verá incomprensiblemente tambaleada por la intromisión de Howard entre ambos.

Howard se siente atraído por una amiga de Penny que ésta les presenta e intentará que le ayude a tener una cita con ella a pesar de la renuencia de Penny. Por su parte, Sheldon tendrá que hacer frente a uno de sus mayores enemigos: el actor de 'Star Trek', Wil Wheaton. Ambos competirán en un torneo de cartas de rol por demostrar su supremacía.

Penny presenta a Leonard ante su grupo de amigos, quien no sabe cómo encajar porque no tiene ningún interés en el fútbol, al contrario que ellos. Sheldon será quien le ayude a conseguir tal propósito, no sin antes desesperar en el intento. Mientras tanto, a Raj se le hace imposible soportar la continua obsesión de Wollowitz con las chicas por lo que intentará frenar esta fijación.

Grandes misterios del grupo de amigos científicos verán por fin resueltas todas sus incógnitas gracias al interés de Penny por saber acerca de su origen. Por una parte, Leonard le explicará a ésta la interesante historia de cómo conoció a Sheldon y terminaron siendo compañeros de piso. Por otra parte, resolverá el misterio de por qué se encuentra siempre sin funcionar el ascensor del apartamento.

Las relaciones de los chicos empiezan a tomar rumbos insospechados. Raj y Wolowitz insisten en buscar una cita por internet a Sheldon, sin que éste lo sepa porque no estaría de acuerdo con la idea. Por su parte, Penny cree que no podrá mantener una relación "normal" con chicos que antes solían atraerla debido a la intensa relación que ha mantenido con Leonard, alguien fuera de lo normal.

Howard emprende un nuevo proyecto de investigación donde trabaja en la construcción de un nuevo objeto científico en forma de robot para su nuevo experimento. Sin embargo, éste utiliza el brazo mecánico del sujeto robotizado para sus propios fines y bienestar personal. Por su parte, la cita de Sheldon, organizada entre Raj y Howard a través de internet, trae de cabeza al físico quien recurre a Penny para ayudarle a prepararse para el gran evento.

Sheldon está decidido a llevar una vida más sana con el objetivo de alargar su vida después de protagonizar un altercado con un experimento científico. Así, éste toma la decisión de crear un robot que pueda sustituirle mientras él se encuentra retenido en la habitación.

Penny comienza a referirse a Sheldon y Amy como Shamey, concepto que no agrada nada a la pareja, quienes no atraviesan su mejor momento de la relación. Por su parte, el instinto felino de Sheldon empieza a aflorar con el descubrimiento de su pasión por los gatos. Ante esta nueva obsesión, los chicos comienzan a preocuparse por su amigo por temor a que éste esté intentando llenar con gatos el vacío sentimental que siente.

Tras un pequeño altercado en un local de striptease, un joven de color empotra su camión contra el club arrollando a un oficial de la Marina. Poco después, los efectivos del NCIS descubren que el conductor del camión es un refugiado sudanés. Caracterizado como un adolescente llamado Moe, Sam decide recabar nueva información sobre el principal sospechoso del caso y del hombre que le acompañaba. Mientras tanto, Hetty, la directora de Operaciones del NCIS, se preocupa por el efecto que la sobrecarga de trabajo pueda estar teniendo en el equipo.

El asesinato de un taxista horas después de que enviara un correo electrónico a un viejo alias de Callen obliga a los expertos en infiltración a reabrir un viejo caso. Hace cuatro años, Callen se hizo pasar por un policía militar corrupto para descubrir la identidad de tres marines que robaron cinco millones de dólares. A pesar del éxito de la operación, no logró recuperar el dinero robado. El agente decide infiltrarse nuevamente en solitario mientras sus compañeros de la Oficina de Proyectos Especiales siguen sus pasos desde la sede del NCIS.

Los efectivos de la Oficina de Proyectos Especiales trabajan contrarreloj en un nuevo caso: el robo de un convoy que transportaba un misil armado a un nuevo emplazamiento. Tras realizar las primeras investigaciones, los agentes descubren que el conductor del camión es un extremista islámico que trabaja en una empresa de informática. Cuando las fuerzas de seguridad localizan al sospechoso, éste se suicida. Poco después, los expertos del NCIS descubren que un vídeo del robo del misil se ha enviado desde una de las aulas de la Universidad. Kensi decide entonces infiltrarse en el campus para descubrir a los responsables del robo.

El equipo aclara una conspiración sobre un crimen pasional. Mientras, cada miembro del grupo va narrando su desastroso Día de San Valentín.

El oficial Nolan y la división de Los Ángeles del FBI solicitan la ayuda de la trainee del FBI, Simone Clark, cuando uno de sus exalumnos es sospechoso de terrorismo tras una explosión en una central eléctrica local.

El equipo, junto con la división de Los Ángeles del FBI, está en una carrera para detener bombas de camiones. La fuerza de tarea conjunta sospecha de la implicación de la CIA.