La serie cuenta la historia de Chuck, un talentoso experto en ordenadores e informática, que un día recibe un correo electrónico con los grandes secretos de la CIA y la Agencia de Seguridad Nacional de los EEUU encriptados en unas imágenes. Contando con la información que ahora conoce, Chuck Bartowski, dependiente de una tienda de productos tecnológicos, se embarcará en todo tipo de misiones para salvar al mundo de los peligros que lo acechan.