Sinopse de Chuck

Chuck Bartowski (Zachary Levi) está nos seus 20, vive em Burbank, Califórnia, trabalhando como técnico de computadores no Nerd Herd na Buy More daquela cidade (paródia ao Geek Squad da Best Buy), uma cadeia de lojas de produtos electrónicos. Lá, ele trabalha juntamente com o seu melhor amigo, Morgan Grimes (Joshua Gomez). A irmã de Chuck, Ellie (Sarah Lancaster), e o agora marido, Devon "Captain Awesome" Woodcomb (Ryan McPartlin), são médicos e estão constantemente a encorajar Chuck a fazer progressos na sua vida romântica e profissional.
No princípio da série, Chuck recebe um e-mail de Bryce Larkin (Matthew Bomer), o seu antigo colega de quarto da Universidade de Stanford, que agora é, aparentemente, um agente renegado da CIA. Quando abre o dito e-mail, toda a base de dados de todos os segredos governamentais dos Estados Unidos — um super neurocomputador chamado Intersect — é instalado no seu cérebro. Tanto a NSA como a CIA querem a tecnologia devolvida e por isso, enviam agentes seus, o Coronel John Casey (Adam Baldwin) e a Agente Sarah Walker (Yvonne Strahovski), para recuperar os dados.
Já que a informação foi roubada por Bryce e a cópia do governo destruída durante a sua fuga, e desde que Chuck experimentou "flashes" de informação da base de dados, activada por certos impulsos à sua volta (tais como caras, vozes, palavras-chave em contexto e objectos variados), ele deve usar o conhecimento que possui para ajudar o governo a travar assassinos e terroristas internacionais, de tal forma que destrói a sua antiga vida de calmaria. Chuck deve manter a sua nova ocupação em segredo da família e amigos, de modo a preservar a segurança dos mesmos. Isto obriga a que Casey e Walker estabeleçam um difícil aliança e identidades secretas; Walker passa a "namorar" Chuck e arranja um trabalho de disfarce num restaurante local perto do Buy More enquanto Casey, de forma relutante, vai trabalhar disfarçado como membro da equipe do Buy More.
À medida que a série avança, é revelado que espiões renegados estão envolvidos numa guerra com a comunidade de espiões legítima, e que Bryce roubou o Intersect para impedir que esses mesmos espiões o roubassem, isto porque eles acreditam que só conseguirão ajudar a sua causa se capturarem o Intersect humano ou se construírem o seu próprio Intersect.
Entretanto, o governo quer também reconstruir o Intersect. Isto faria com que o Intersect na cabeça de Chuck se tornasse supérfulo, fazendo dele um risco para a segurança nacional. Por essa razão, Casey está secretamente incubido de matar Chuck se e quando se tornar desnecessário.
Chuck, Sarah e Casey enfrentam conflitos profissionais à medida que o respeito entre eles cresce e à medida que um interesse romântico genuíno cresce entre Chuck e Sarah. O desejo de Chuck de manter as suas antigas ligações e eventualmente voltar a uma vida normal é desafiado por perigos e crescentes responsabilidades da sua nova vida secreta, de tal modo que ele se torna, de forma gradual, num agente mais disposto, competente e confiante.
A partir da terceira temporada, Chuck decide, voluntariamente, tornar-se no espião de verdade, para desapontamento de Sarah. Embora tenha reprovado na "escola de espiões", a sua eficácia em campo faz com que a General Beckman lhe dê uma segunda oportunidade e o reintegre como membro da equipe, onde é introduzido Daniel Shaw para encorajar o seu desenvolvimento como espião. Chuck deve agora aprender a equilibrar as suas emoções de forma a conseguir controlar o Intersect, o que se torna complicado devido aos seus sentimentos por Sarah. Em "Chuck Versus the American Hero" Chuck é oficialmente induzido como agente pela General Beckman, e em "Chuck Versus the Other Guy" Chuck e Sarah começam uma relação, que até ali não se tinha concretizado.