Na estreia da quarta temporada, Chuck e Morgan vão numa missão clandestina de alcance mundial para encontrar a mãe de Chuck, Mary Bartowski (LINDA HAMILTON). OLIVIA MUNN também é uma estrela convidada.
A vida de espião de Chuck cruza-se com a sua vida doméstica quando convidados inesperados chegam para um jantar de "restos" de Ação de Graças. LINDA HAMILTON, MONET MAZUR e TIMOTHY DALTON são estrelas convidadas.
Sarah embarca numa missão que poderá ser a sua última. Entretanto, Ellie e Awesome estão em desacordo quanto ao nome a dar ao bebé. LINDA HAMILTON, TIMOTHY DALTON e MEKENNA MELVIN aparecem.
A missão de derrubar o Volkoff (TIMOTHY DALTON) atinge um novo nível de perigo. E ocorrem grandes mudanças em casa. As estrelas convidadas recorrentes LINDA HAMILTON e MEKENNA MELVIN também aparecem.
A equipa de jatos para Marrocos para salvar Roan Montgomery (JOHN LARROQUETTE). Morgan prepara-se para conhecer a mãe de Alex (MEKENNA MELVIN). Entretanto, Mary (LINDA HAMILTON) cria laços com a sua família.