NCIS: New Orleans segue os agentes de campo nas investigações criminais que afetam os militares da cidade conhecida por sua música, por eventos de entretenimento e pela decadência. A equipe é liderada pelo agente especial Dwayne Pride, ou “King” (Bakula), um homem nativo de Nova Orleans, que se vê impelido a sempre fazer o que considera certo.

Ao lado de Pride estão o agente especial Christopher LaSalle (Lucas Black) e a agente especial Meredith "Merri" Brody (Zoe McLellan), uma interrogadora carismática e firme, que transferiu-se recentemente para esta unidade para ter um recomeço em sua vida.

A equipe se completa com a legista Dra. Loretta Wade (CCH Pounder), que é tão excêntrica quando esperta, e com Sebastian Voll (Rob Kerkovich), assistente do necrotério.