Datanerden Chuch Bartowski lever et stille og rolig liv som selger i en dataforretning helt til han en dag får e-post av en gammel studiekamerat. Det Chuck ikke vet er at denne kameraten jobbet som hemmelig agent og at han ble drept på grunn av informasjonen i denne e-posten som er full av korte bildeglimt. Chuck vet heller ikke at alle USAs statshemmeligheter akkurat har blitt lagret i hans hjerne. Det eneste Chuck vet er at en vakker blondine plutselig kommer inn i butikken og ber ham på hans første date på ti år, og at han blir forfulgt av menn i mørke dresser…