Chuck Bartowski es un genio con los ordenadores, hasta que un día los archivos del ordenador del gobierno son descargados en su cerebro. Enseguida es reclutado por la CIA y la NSA para actuar en lugar del ordenador.

Cuando Chuck comienza a adaptarse a su nueva vida como espía, un médico que posiblemente podría "curar" a Chuck es asesinado. Chuck comienza así una lucha a gran velocidad por su vida, todo mientras trata de decidir cuál de sus dos nuevos colegas puede traicionarle. Mientras tanto, Ellie, la hermana de Chuck, invita a Sarah a cenar para conocer a la familia.

Chuck debe ayudar a Morgan en el Compra Más para probar que está preparado para ser el nuevo encargado. Sarah y John asignan a Chuck su primera misión como espía tratando de descubrir un grupo terrorista.

La última misión de Chuck le tiene rumbo a una mansión de Malibu para comprobar si un millón de dólares en diamantes están siendo usados por una fundación terrorista. El seguimiento es muy atractivo, pero no tanto como el agente de la DEA.

Despúes de equivorcarse con su intuición mientras realizaba una vigilancia, Chuck se siente moralmente obligado a solucionarlo, pero Sarah y Casey rechazan ayudar a Chuck en su nueva misión. Mientras tanto, Morgan debe participar en una competición de ventas que puede decidir su destino en el Compra Más.

En este episodio de Halloween, Chuck conoce a un agente federal parecido a él: Un programador cuyo cerebro es muy importante para la seguridad nacional. Sin embargo, enseguida surge un dilema personal para Chuck donde debe decidir si llevar al agente a Sarah y Casey o ayudarle a escapar.

De vuelta en Stanford, la universida de donde fue expulsado, Chuck debe ayudar a un profesor agente del gobierno que está siendo buscado por unos archivos secretos que posee. Al mismo tiempo, Chuck conocerá más cosas sobre él y la muerte de su amigo Bryce Larkin.

Chuck debe aprender a equilibrar una vida de amor verdadero con su vida de amor encubierto cuando encuentra a una joven encantadora de nombre Lou. Al mismo tiempo, su relación con Sarah se vuelve interesante cuando el dúo debe explicar sus relaciones sexuales con Ellie y el Capitán Alucinante en una cita doble. Mientras tanto, hay un problema cuando alguien usa el veneno de verdad para recuperar códigos de instalaciones nucleares.

No todos los sentimientos de Sarah por Chuck pueden ser una tapadera, y se da cuenta cuando Chuck comienza a salir con Lou, una cocinera de sandwiches. Cuando las cosas no pueden complicarse más, Lou se ve involucrada en un entramado de contrabando.

Chuck descubre que su antiguo compañero de habitación y némesis, Bryce Larkin, todavía está vivo, y que un grupo de renegados de la CIA está tras el Intersec. Entonces Chuck tiene que compaginar la vuelta de Bryce a la verdadera CIA con el día de mayor compra en el año del Compra Más.

Enfrentándose al hecho que Sarah todavía conserva sus sentimientos por Bryce, Chuck debe asumirlo mientras va a una misión siendo el marido de Sarah. El equipo debe destapar una red de falsificadores que pueden poner en peligro las vidas de Anna, Morgan y los padres de Anna. Tanto Morgan como Anna se encuentran a su vez enfadados.

El episodio empeza con un flashback del año 2004, donde John Casey está liado con una mujer rusa llamada Ilsa, quien dice ser una reportera. Luego, en la actualidad, Ilsa regresa con un novio llamado Victor Federov. Las cosas se complican cuando se revela que Ilisa en una espia ffrancesa.

Dos nuevos personajes son introducidos, ambos quieren tomar el Intersect. Uno de ellos es una bella y joven agente enemiga que trabaja en el Palacio Pita junto al Compra Más. El otro es un guapo agente de la CIA que actua como agente de policia investigando un robo en el Compra Más y que quiere tener a Chuck bajo su custodia. El agente rapidamente descubre su tapadera ante Chuck mientras le secuestra para hacerle desaparecer de su antigua vida dentro de unas instalaciones del gobierno.