Comedia de espías con tintes dramáticos que cuenta la historia de Chuck Bartowski (Zachary Levi, 'Como la vida misma'), un informático aburrido que se convierte de un día para otro en el mayor interés de la CIA y la NSA (Agencia de Seguridad Nacional). La serie llega de manos de Josh Scwartz y Chris Fedak, siendo el primero responsable de grandes éxitos de audiencia como 'The O.C.' o 'Gossip Girl'.
Chuck, todo un cerebrito en los ordenadores que roza ya los treinta años, trabaja como informático en unos grandes almacenes de electrónica junto a su mejor amigo Morgan Grimes (Joshua Gomez, 'Sin rastro'). En este lugar las posibilidades de escalar puestos son nulas y, además, Chuck puede ser muy inteligente pero no tiene ninguna ambición. De hecho, su hermana Ellie (Sarah Lancaster) y el novio de ésta, Devon Woodcomb (Ryan McPartlin, 'CSI: Miami') siempre intentan convencer a Chuck para que intente hacer avances tanto laboral como sentimentalmente.
Sin embargo, la vida del protagonista deja de ser una aburrida rutina cuando recibe un correo electrónico de Bryce Larkin (Matt Bomer, 'Ladrón de guante blanco'), un antiguo compañero de la universidad que es agente de la CIA. Larkin ha robado y enviado a Chuck el 'Intersect', un programa que contiene la base de datos completa de la CIA y la Agencia de Seguridad Nacional y, tras enviarlo, ha destruido el ordenador en que se almacenaba. El 'Intersect' ha descargado toda esa información en el cerebro de Chuck tras haber abierto el e-mail en cuestión.
Los agentes de la NSA y CIA, John Casey (Adam Baldwin) y Sarah Walker (Yvonne Strahovski, 'Asesinos de élite') respectivamente, son los encargados de investigar estos sucesos que han convertido al aburrido y poco ambicioso Chuck en el activo más valioso y, a su vez, arriesgado del que disponen tanto la seguridad como la inteligencia norteamericanas.