Den här högkonceptsserien med actionkomedi-anda handlar om Chuck Bartowski (huvudrollsinnehavaren ZACHARY LEVI), en vanlig datornördskille som har blivit hemlig agent. När Chuck oavsiktligt laddar ner Intersect, en databas fylld med hemligstämplad myndighetsinformation, i sitt huvud blir han regeringens viktigaste hemlighet. De som har fått till uppgift att beskydda honom är den stoiska John Casey (huvudrollsinnehavaren ADAM BALDWIN), från NSA och superspionen Sarah Walker (huvudrollsinnehavaren YVONNE STRAHOVSKI), CIA:s toppagent... och Chucks drömtjej. Chuck måste nu konfrontera skrämmande lönnmördare och internationella terrorister, och har nu mänsklighetens öde i sina osannolika händer.