**Leon James Vance** (spilt av Rocky Carroll) dukker først opp i løpet av sesong fem, i episoden "Internal Affairs" som assisterende direktør for NCIS. Men han blir utnevnt til direktør etter at Jenny Shepard (spilt av Lauren Holly) blir skutt og drept i Sesong fem. I episoden «Knockout» fra sesong seks, avsløres det at Vance opprinnelig kommer var fra Ohio. Men han vokste opp i Chicago hvor han trente til å bli bokser. Hans kone opplyser at Vance tidligere var student ved United States Naval Academy.

Mer fra Vances bakgrunn blir avslørt i løpet av episoden "Enemies Domestic" fra Sesong åtte. Der kom han på et nytt hemmelig oppdrag, kalt «Operasjon Frankenstein» som senere skulle spille en stor rolle i finalen av Sesong åtte. NIS (senere omdøpt til NCIS) interesserer seg for Vance, og han blir rekruttert av spesialagent Whitney Sharp. Vance får opplæring fra Sharp, ett seks ukers opplæringskurs. Deretter blir han sendt til sin første operasjon i Amsterdam, med kodenavnet Trident. Han møter sin nye sjef, Riley McAllister, som forteller ham at målet er en russisk agent kjent for Vance bare som "The Russian" men senere kjent som Anatoly Zhukov. 

NIS tror at denne russeren forsøker å bestikke amerikanske sjømenn for å skaffe opplysninger. Vance møter også Eli David, den gang en ung lovende Mossad-agent, som forteller ham at russeren kommer til å drepe ham. Senere forråder Eli ham til russeren, men det avsløres at han gjorde dette for å ordne det slk at Eli David kan drepe russeren selv. Russeren klarer å rømme, og Eli David oppdager aldri russerens egentlige identitet. Zhukov skulle senere bli drept av Leroy Jethro Gibbs i en annen hemmelig operasjon i Paris sammen med Jenny Shepard og William Decker. Men dette fører, mange år senere, til at både Decker og Jenny blir drept av Zhukovs elskerinne Natalya.

Vance begynner etter hvert å stige i gradene hos NCIS. Han fortsetter å tro, sammen med Eli David, at det var en korrupt agent i NCIS - som virkelig hadde tipset russeren om Vances oppdrag. Det blir senere avslørt at dette var Riley McAllister; en ekspert på Russland. Etter Sovjetunionens sammenbrudd i 1991 rettet amerikanerne oppmerksomhet mot Midtøsten. McAllister planla derfor å få Vance drept av en russisk agent, for å vise at Russland fremdeles kunne utgjøre en stor trussel. Men når dette mislyktes, sørget McAllister for at Gibbs, Shepard og Decker skulle eliminere Zhukov. Vance legger deretter et nytt opplegg, for å få Vance og Eli David eliminert. Vance overlevde dette angrepet også, men ble innlagt på sykehus. McAllister forsøkte deretter å drepe Vance selv på sykehus. Men Vance knivstikker McAllister med en kniv Gibbs ga Vance tidligere. Dette avsluttet den forræderske agentens liv, når han blødde i hjel på sykehus-gulvet. 

Daværende assisterende direktør Vance tar over etter Jenny Shepard under hennes permisjon mellom "Internal Affairs" og "Judgment Day", og etablerer seg som en formidabel tilstedeværelse med Gibbs og teamet hans. Vance fordeler deretter Tony, McGee og Ziva til forskjellige avdelinger, og tildeler Gibbs et helt nytt team i sesong 6-premieren "Last Man Standing" etter å ha blitt utnevnt til øverste leder for NCIS. Men det blir senere avslørt at han gjorde dette, i håp om å avsløre en mulig korrupt agent innenfor NCIS. Gibbs føler at han ikke fullt ut kan stole på Vance, selv om han ikke kan identifisere noen spesifikk grunn. Vance leder etterforskningen av Jenny Shepards død, men blir irritert når han ikke får alle opplysninger fra Gibbs og Mike Franks, som til slutt manipulerer situasjonen for å frikjenne Shepard fra hennes tidligere fiasko. 

Etter Shepards død, og muligens før, forsøkte han å overbevise marineministeren om at Vance burde ta kontroll over NCIS. I Sesong seks anklager Gibbs ham for å ha solgt ut hans ansatte til Mossad-direktør Eli David. Vance svarer at Ziva ble brukt til å sørge for at Mossad får et fotfeste innenfor NCIS gjennom Gibbs. Vance avslører også at han vet om den egentlige historien om Mossad-agent og terrorist Ari Haswaris dødsfall. I begynnelsen av Sesong syv godkjenner Vance at Ziva blir overført til NCIS. Dette beviser at Gibbs hadde rett, og at Ziva faktisk er lojal mot NCIS. Selv etter hendelsene i «Aliyah» blir det vist at Vance fremdeles har offisiell kontakt med Mossad-direktør Eli David. 

I finalen av Sesong ni "Till Death Do Us Part" skjer det en eksplosjon rett utenfor NCIS sitt hovedkvarter, etter at noen plantet en skjult bombe i bilen til Vance som han deretter parkerte rett utenfor bygningen. I løpet av Sesong 10 blir Vance enkemann når hans kone Jackie blir skutt og drept under en middag i deres eget hjem. Eli David blir også drept i denne episoden. I sesong 11-episoden "Homesick" dukker Jackies biologiske far Lamar Addison opp utenfor familiens hjem - til Vance sin store misnøye. Det blir avslørt at faren deres forlot Jackie, moren hennes og broren hennes Michael når Jackie var barn - og at Lamar aldri var gift med Jackies mor.

Vance og Jackie fikk to barn sammen: en datter, Kayla, og en sønn: Jared. Vance møtte sin kone når han var student ved University of Maryland. I "Double Trouble" blir Vance nesten bedt om å trekke seg etter en konfrontasjon med den tidligere NCIS-agenten Kip Klugman, som Vance arresterte under hans siste sak som feltagent i San Diego i 2005 - frem til han og Gibbs klarer å renvaske ham. I samme episode blir det nevnt at Vance har vært direktør for NCIS lenger enn hans to siste forgjengerne til sammen (på dette tidspunktet, litt over 7 år)

I sesong seksten blir Vance satt under overvåking av CIA, etter hans bortføring og tortur utført av en terrorist på slutten av forrige sesong.