Chuck Bartowski (Zachary Levi) arbeitet als Computer-Techniker in einem großen Supermarkt und führt trotz eines abgeschlossenen Studiums ein eher durchschnittliches Single-Leben. Dies ändert sich allerdings schlagartig, als er von einem ehemaligen Studienkollegen eine e-mail zugeschickt bekommt, deren Inhalt aus einer wahren Flut von Bildern besteht. In den Bildern codiert befindet sich das gesamte Wissen der geheimdienste CIA und NSA und dieses Wissen, befindet sich nun in Chuck Bartowskis Kopf... Umgehend werden die Agenten Sarah Walker, CIA (Yvonne Strahovski) und John Casey, NSA (Adam Baldwin) auf Chuck aufmerksam und spannen Chuck für ihre Zwecke ein...