Personajul lui Chris O'Donnell, "G" Callen, este un agent special NCIS și conduce echipa de teren atribuită Oficiului de proiecte speciale din Los Angeles. O'Donnell este un actor și un fost model și este cel mai cunoscut pentru rolurile sale din Parfum de femeie, Batman pentru totdeauna, și Batman & Robin.
LL Cool J are rolul lui Sam Hanna, un agent special NCIS senior, care este partenerul lui Callen și fostul Navy SEAL. LL este de două ori câștigător al premiului Grammy, și cunoscut pe scară largă în întreaga industrie a divertismentului pentru munca sa extensivă în muzică, film și televiziune.
Daniela Ruah, o actriță portughezo-americană, este cunoscută mai ales pentru rolul său de Kensi Blye: un agent special NCIS, care este parteneriat și angajat cu detectivul Marty Deeks.
Linda Hunt are rolul lui Hetty Lange, managerul de operațiuni al Biroului de proiecte speciale din Los Angeles. Debutul pe marele ecran al lui Hunt a venit în 1980 în „Popeye”, al lui Robert Altman, dar a interpretat o gamă largă de personaje din film, televiziune și teatru. Este cea mai cunoscută pentru performanța câștigată de premiul Academiei în „Anul de a trăi periculos”, ca Billy Kwan.
Actorul Eric Christian joacă rolul lui Marty Deeks, un detectiv cu Departamentul de Poliție din Los Angeles, care servește ca legătura LAPD cu NCIS. Personajul său este, de asemenea, angajat la agentul special NCIS Kensi Blye. Înainte de a vă alătura NCIS: Los Angeles, Christian a apărut într-o serie de filme și emisiuni de televiziune, inclusiv Ia Real, Nu este un alt film pentru adolescenți, ER, și 24.
Barrett Foa îl interpretează pe Eric Beale, operatorul tehnic alocat Biroului de proiecte speciale. Înainte de a se alătura distribuției din NCIS: Los Angeles, Foa a apărut în primul rând în rolurile teatrale.
Actrița Renée Felice Smith joacă rolul lui Nell Jones, un analist al informațiilor care lucrează cu Eric Beale, dar adesea se alătură echipei din teren. Cariera de actorie a lui Smith a început cu o reclamă de iaurt la șase ani, iar ea s-a alăturat distribuției dramatice CBS după absolvirea colegiului.
Actrița Nia Long s-a alăturat distribuției în 2017 în rolul lui Shay Mosley, directorul asistent executiv NCIS pentru operațiuni din Pacific. De-a lungul carierei, a jucat în peste 50 de filme și emisiuni de televiziune, inclusiv Casa mamei mari, Alfie, Am ajuns?, și Cea mai bună sărbătoare pentru om.