Chuck Bartowski adalah seorang geek komputer yang terlempar ke dalam karier baru sebagai agen rahasia paling vital pemerintah. Ketika Chuck membuka sebuah e-mail yang secara subliminal terkode dengan rahasia pemerintah, ia tanpa sadar mengunduh seluruh server data sensitif ke dalam otaknya. Dengan rahasia pemerintah yang paling berharga ada di kepala Chuck, Mayor John Casey dari Badan Keamanan Nasional mengambil tanggung jawab untuk melindunginya. Rekannya adalah agen teratas CIA, Sarah Walker.