Sezon 4 Sezon zaczyna się tuż po strzelaninie z udziałem Callena. W trakcie pierwszego odcinka okazuje się jednak, że wszystko było ustawione, a Kameleon żyje. Ostatecznie zostaje on przekazany Irańczykom, co kończy się dla niego stratą ręki, o czym dowiadujemy się pod koniec sezonu. W trakcie świąt dochodzi do pocałunku między Erikiem a Nell pod jemiołą. Żona Sama Hanny Michelle „Queen” przedstawiona jest w dwuczęściowym odcinku, w którym poznajemy bliżej przeszłość Sama. On sam z żoną ścigają Isaac Sidirova i szukają skradzionych bomb atomowych. W trakcie sezonu dochodzi do zbliżenia także Kensi i Deeksa. W finale sezonu, tuż po pocałunku Deeksa z Kensi zostaje on wraz z Samem porwany i poddany torturom, które mają wykazać, czy żona Sama jest agentką. Callen zaś odkrywa, że wszystko to przez Kameleona, który znalazł sposób, by przekazać przestępcom, że Sam jest agentem.