Chuck Bartowski est plus un nerd qu'un geek, comme il se définit lui-même. "On est des nerds, encore plus barjos que les geeks, des pros de l'informatique." Ce passionné d'informatique a le loisir d'exercer ses talents au magasin qui l'emploie, Buy More.
Promis à une brillante carrière mais renvoyé de la prestigieuse université où il étudiait, il se satisfait de sa situation de vendeur / réparateur... au grand dam de sa soeur, Ellie, avec qui il vit.
Chuck passe le plus clair de son temps en compagnie de son meilleur ami Morgan, employé au sein de la même entreprise.
Sa vie paisible se déroule donc, entre jeux vidéo et ordinateurs. Sa vie sociale est quasiment inexistante, sa vie affective un fiasco.
Dès qu'il a la possibilité d'aborder une femme, il ne trouve pas d'autre sujet de conversation que sa douloureuse rupture avec son ancienne petite amie. Ce qui ne semble pas au goût des potentielles prétendantes ! Malgré les efforts d'Ellie, Chuck est toujours célibataire et ne semble pas s'en inquiéter outre mesure.
Pourtant, un soir, sa vie va subir un bouleversement inattendu... Un ancien camarade de classe, Bryce Larkin, lui envoie un mail codé. En prenant connaissance de son contenu, le cerveau de Chuck enregistre toutes les données cryptées.
Contre son gré, le jeune homme devient alors détenteur des secrets d'Etat les plus convoités. D'abord la cible des organisations gouvernementales que sont la CIA et la NSA, Chuck va rapidement devenir leur meilleur atout.
Ils envoient donc leur deux agents les plus expérimentés, Sarah Walker et John Casey, pour veiller sur lui. Dès lors, commence pour Chuck une double vie dont il se serait bien passé !