Chuck Bartowski es un geek de la informática que se ve catapultado a una nueva carrera como el agente secreto más vital del gobierno. Cuando Chuck abre un correo electrónico subliminalmente codificado con secretos gubernamentales, sin querer descarga un servidor completo de datos sensibles en su cerebro. Con los secretos más preciados del gobierno en la cabeza de Chuck, el Mayor John Casey de la Agencia de Seguridad Nacional asume la responsabilidad de protegerlo. Su compañera es la mejor agente de la CIA, Sarah Walker.