Chuck Bartowski è il classico nerd, impiegato, genio del computer, che il giorno del suo compleanno riceve una e-mail da un vecchio compagno di college e da quel momento la sua vita cambia: il contenuto dell'e-mail contiene informazioni segrete del NSA e della CIA che si vanno ad imprimere nella mente di Chuck, che diventa quindi una sorta di computer pieno di informazioni vitali per la sicurezza nazionale. Chuck comincia una doppia vita, impiegato al negozio di computer e spia per il governo sempre protetto dai suoi due nuovi angeli: Sarah Walker (Yvonne Strzechowski), agente della CIA, e John Casey (Adam Baldwin), agente NSA.
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