Chuck Bartowski es un joven informático que trabaja en una tienda de electrónica y lleva una vida bastante normal y algo frustrante. Todo cambia cuando recibe un correo cifrado de un antiguo amigo que descarga en su cerebro una enorme base de datos secreta del gobierno. A partir de ese momento, Chuck se convierte sin quererlo en un activo clave de inteligencia y es protegido —y vigilado— por dos agentes: uno de la CIA y otro de la NSA. Mientras intenta ayudar en misiones de espionaje usando la información que tiene en la cabeza, también trata de mantener su vida cotidiana sin levantar sospechas.