Chuck Bartowsky (Zachary Levi) ist Angestellter in dem Elektronikfachhandel „Buy More“. Gemeinsam mit seinem besten Kumpel Morgan Grimes (Joshua Gomez) arbeitet er in einem Computer-Reparaturteam. Doch bald beginnt ein uinglaubliches Parallelleben für den spleenigen Nerd: Ein alter Bekannter lädt ein Programm in Chucks Hirn, dass alle Daten der amerikanischen Geheimdienste enthält. Fortan soll er mit Unterstützung der CIA-Agentin Sarah Walker (Yvonne Strahovski) und des NSA-Soldaten John Casey (Adam Baldwin) auf die Jagd nach Terroristen, Gangster und feindliche Geheimdienste gehen. Dabei ist Chuck weiß Gott kein geborener Agent, schusselig und treuherzig macht er sich dennoch daran, die Welt immer wieder zu retten – und verliebt sich nebenbei in Kollegin Sarah.