Chuck Bartowski (Zachary Levi), un genio de los ordenadores que de repente se ve inmerso en una nueva carrera profesional como agente secreto del gobierno de los Estados Unidos. Su aventura comienza cuando recibe un correo electrónico codificado con los secretos más grandes de la CIA y la NSA (National Security Agency), y no puede impedir que todo un servidor entero de información se descargue en su cerebro.