Chuck fête son anniversaire, organisé par sa soeur pour qu'il rencontre une fille. A la fin de la fête, il reçoit un mail de son ancien colocataire à la fac, Bryce Larkin, qu'il croît être un comptable alors qu'il est en fait un agent secret pour la CIA. Chuck ouvre le mail et visionne alors une vidéo contenant des milliers d'informations lui donnant connaissance des plus grands secrets des agences gouvernementales des Etats-Unis. La CIA et la NSA prennent alors connaissance du fait que Larkin a envoyé toutes ces informations à un ancien ami qui se lance à sa recherche.Chuck devient donc la cible de ces deux agents... Lui ne se doute de rien et continue à travailler dans une grande surface (Buy More) aux côtés de son ami Morgan.

Chuck commence à s'habituer à sa nouvelle vie d'espion. Il continue à travailler au Buy More, où il est surveillé de très prêt par le terrifiant John Casey, agent de la NSA, et Sarah Kent, l'agent de la CIA, qui travaille dans un fast food en face du Buy More. Seulement, il ne sait pas à qui faire confiance. Néanmoins, il décide d'accepter d'accompagner Sarah lors d'une soirée. Il croit alors que ce sera un second rendez-vous mais il s'avère que Sarah l'emmène en fait voir un médecin qui doit aider Chuck à se débarrasser des informations qu'il a en tête...

Deux promotions s'offrent à Chuck: devenir assistant manager chez Buy More, et parallèlement, il doit aider Sarah et John à démasquer un dangereux trafiquant prénommé la Ciudad…comme première mission.

Chuck identifie instantanément Mei-Ling, grâce à ses nouvelles facultés, un agent secret chinois venue délivrer son frère des griffes de la mafia chinoise. Chez Buy More, Morgan doit sortir vainqueur d'une compétition des ventes pour sceller son avenir dans l'entreprise. Chuck découvre alors qu’être un agent secret n'est pas une sinécure...

Sarah et John doivent faire équipe avec Carina, un agent des narcotiques. Leur mission: dérober un diamant appartenant au chef d'un cartel de l'opium, avec l'aide de Chuck. Les deux agents le mettent en garde contre le caractère imprévisible de la nouvelle venue, qui n'hésite pas à user de méthodes peu scrupuleuses pour arriver à ses fins...

Chuck fait la connaissance d'un agent fédéral en fuite, Lazslo Mahnovski, le créateur de nombreux gadgets de la CIA dont le niveau de connaissance pourrait nuire à la sécurité nationale. Chuck est face à un dilemme : doit-il l'aider à fuir ou le livrer aux autorités ?