Chuck se retrouve en possession de renseignements ultra-secrets qu'il a reçu par mail de la part de Bryce Larkin, un ancien coloc, qu'il croyait devenu comptable. Il ignore tout des informations capitales qu'il détient jusqu'à ce qu'il soit contacté par la la CIA et la NSA...

Après avoir examiné Chuck, le docteur Zarnow, scientifique à la CIA, est victime d'un attentat. Sarah accuse Casey et inversement. En fait, le docteur n'est pas mort. Il enlève Sarah afin qu'elle lui révèle l'identité de Chuck. Casey et Chuck se lancent à sa poursuite. Chuck est kidnappé à son tour par le médecin qui projette de le vendre au plus offrant. Chuck découvre qu'il est un agent double. Dans l'hélicoptère qui les transporte, Chuck parvient à prendre les commandes de l'appareil et à le poser en suivant les conseils prodigués par Sarah et Casey au téléphone.

Big Mike confie à Chuck une mission pour qu'il prouve sa motivation pour le poste de manager. Dans le même temps, le jeune homme apprend, non sans angoisse, qu'il va effectuer sa première mission d'agent secret sur le terrain. Sarah et John ont en effet besoin de lui pour identifier un redoutable tueur surnommé "La Ciudad"...

Sarah et Casey doivent aider Carina, un agent de la DEA à s'emparer d'un précieux diamant dont est en possession un dangereux dirigeant d'un cartel de la drogue. Sarah met en garde Chuck contre le comportement imprévisible de leur nouvelle partenaire. Intriguée, Carina cherche à en savoir plus sur Chuck...

Grâce à sa mémoire exceptionnelle, Chuck identifie une espionne chinoise, Mei-Ling Cho, à Chinatown. Avec Sarah et Casey, ils décident de la surveiller pour découvrir ce qu'elle prépare. Pas facile pour Chuck de jongler entre les impératifs de sa mission, son meilleur ami qui a besoin de son aide, et sa soeur qui compte sur lui...

Chuck rencontre par hasard un jeune homme en fuite qu'il identifie grâce à Intersec comme un agent fédéral, un gros cerveau d'une importance capitale pour la sécurité nationale. Chuck est confronté à un terrible dilemne : doit-il aider ce jeune homme désemparé, ou le livrer à Sarah et Casey ?

Chuck apprend que l'un de ses anciens professeurs de Stanford, Fleming, est de la CIA et qu'il est porté disparu. Le jeune homme refuse de remettre les pieds dans cette école dont il a été expulsé après la trahison de Bryce Larkin, qu'il croyait être son ami...

Pour sauvegarder leur couverture, Chuck et Sarah doivent passer à l'étape suivante de leur relation qui consiste à faire croire qu'ils couchent ensemble. Une situation d'autant plus délicate que Chuck fait la connaissance d'une charmante cliente, Lou... Ellie s'expose dans le savoir au danger en volant au secours d'un inconnu...

Faisant abstraction de ses sentiments pour Chuck, Sarah préfère le laisser vivre sa vie. Celui-ci compte d'ailleurs bien en profiter en se rapprochant de Lou. Il découvre rapidement que l'ex de sa nouvelle copine n'est pas une fréquentation des plus fréquentables...

Chuck apprend que son ancien coloc, Bryce Larkin, responsable de son renvoi de Stanford, est toujours vivant. Et qu'il veut le voir... Au Buy More, toute l'équipe se prépare pour la journée la plus rentable de l'année, une journée d'affluence où la foule est difficilement maîtrisable...

La relation Chuck-Sarah est en proie à des disputes suite aux récents évènements.Mais pour les besoins d'une mission pour démanteler un trafic de faux-billets,Sarah doit se faire passer pour la petite amie de Chuck.Des tensions apparaissent et la mission est un échec. Pendant ce temps,Morgan doute de la fidélité d'Anna. Et Casey reçoit des ordres importants de la part du général Beckman sur sa mission.

Chuck découvre que des trafiquants d'armes russes se rencontrent secrètement à Los Angeles.L'un d'eux,une femme attire l'attention de Chuck.En effet,c'est l'ex petite amie de John Casey qui la croyait morte. Pendant ce temps,Devon et Ellie connaissent des troubles dans leur relation de couple.

Morgan harcèle Chuck afin d'obtenir la copie de travail du nouveau Call of Duty, mais ce dernier refuse et enferme à double tour le précieux jeu dans son casier. C'est à ce moment-là qu'il découvre un micro caché. Son secret a-t-il été découvert ? Est-il en danger ? Va-t-il être obligé de tout quitter au nom de la sécurité intérieure ?

Alors que la CIA et la NSA viennent de récupérer le cipher, la dernière pièce du nouvel Intersect, Chuck réalise qu'il va pouvoir retrouver une vie normale. Il se décide donc enfin à inviter Sarah mais leur premier rendez-vous tourne court lorsque John leur annonce que le cipher vient d'être dérobé.

Alors que le cipher utilisé s'est révélé être un piège destiné à détruire l'Intersect, Chuck, Sarah et John tente de récupérer le véritable appareil. Ils découvrent qu'il est en possession de Sasha Banacheck, une ex-agent du KGB qui ne peut être approcher que d'une seule manière: En étant séduite. La NSA et la CIA charge donc l'équipe de localisé Roan Montgomery un ex agent spécialiste en la manière afin de transformer Chuck en un redoutable séducteur.

Au Buy More, Lester use de son nouveau statut d'assistant manager pour déléguer une tâche désagréable à Morgan. De son côté, Chuck doit faire équipe avec Bryce pour retrouver une puce électronique que recherche aussi le Fulcrum.

Sarah rencontre par hasard une copine de lycée, Heather, et son mari. Chuck a un flash sur ce dernier. Il serait impliqué dans une vente de bombe high-tech à des Russes. Pour empêcher cette transaction, Sarah, Chuck et Casey doivent se rendre à la réunion d'anciens élèves au lycée de Sarah.

Au Buy More, des personnes louches cherchent Jeff alors que Chuck flash sur ces derniers. Chuck et Casey découvrent que ce sont des terroristes qui ont détournés un satellite dormant et qu'ils veulent l'activer pour lancer des missiles. Le code pour désactiver le satellite semble se trouver dans le dernier niveau de Missile Command et Jeff semble être le dernier recours de Chuck pour trouver ce code.

Chuck est appelé pour réparer un ordinateur où il va rencontrer son premier amour, Jill qui lui a brisé le coeur quelques années auparavant. Alors qu'ils discutent, Jill lui présente son patron, une rencontre provoquant un flash de l'Intersect. Ce dernier semble être lié à un trafic d'armes biologiques. Chuck va devoir en apprendre plus auprès de Jill...

Chuck,Sarah et Casey ont réussi à s'emparer de la liste des agents du Fulcrum infiltrés à la NSA.C'est alors que Winterbourne, un agent du Fulcrum prend Jill en otage afin de récupérer la liste.

Craignant un cambriolage, Big Mike demande à Morgan, Jeff et Lester de surveiller le Buy More durant Thanksgiving. De son côté, après avoir découvert quelque chose sur Jill, Chuck ne sait plus à qui faire confiance...

Casey doit faire face à son ancien mentor, Ty Bennett, qui s'est reconverti dans le vol et la revente d'armes. Trop impliqué, Casey se voit retirer cette mission, ce qui n'est pas pour lui plaire. Pendant ce temps, les parents de Devon débarquent pour aider à planifier le mariage. Au Buy More, Emmett lance le concours de l'employé du mois.

Décidé à emménager avec Anna, Morgan va emprunter de l'argent à Trop Top pour louer un appartement, mais il le dépense aussitôt en achetant une voiture ancienne. Le père de Sarah réapparaît. Escroc de grande envergure, il a réussi à extorquer 700 000 dollars à un cheik que la CIA soupçonne de financer des terroristes. Aidé de Chuck et de Casey, le père et la fille vont tenter d'obtenir les numéros de compte secrets du cheik...

La veille des fêtes de Noël, une voiture finit sa course au Buy More. Le conducteur décide alors de prendre tous les employés en otage. Pendant les négociations pour libérer les otages, Chuck réalise qu'un agent du Fulcrum est présent...

Chuck doit protéger Tyler Martin, une rock star anglaise.

C'est le jour de la Saint Valentin. Alors que Sarah et Chuck protègent leur couverture en fêtant cet événement, les services secrets font appel à eux pour démasquer une cellule terroriste dans une petite banlieue où ils devront se faire passer pour un couple marié. A Buy More, Big Mike est particulièrement de mauvaise humeur. Sa femme lui a demandé le divorce... Le jour de la Saint-Valentin. Morgan, Lester et Jeff tente de sauver "leur Buy More" en aidant Big Mike à retrouver l'amour.

L'amitié entre Chuck et Morgan est mise à rude épreuve quand Chuck doit, dans le cadre d'une mission de haute importance, apporter son aide au nouveau petit ami d'Anna...

Chuck est terriblement jaloux car Sarah doit séduire un agent secret très attirant. A Buy More, Jeff et Lester cherchent la plus belle fille du magasin...

Le plan de Fulcrum visant à développer leur propre intersect met Chuck sous pression...

Chuck est contacté par l'unique personne qui peut effacer l'intersect de son cerveau. Il commence à ne plus savoir à qui faire confiance et ne sait pas vers qui se tourner. Entre temps, Buy More a des ennuis avec le Buy More de Beverly Hills.

Une agent est envoyée pour évaluer les performance de Sarah alors que les sentiments de Chuck pour elle sont révélés. Pendant ce temps, Morgan, Jeff et Lester essayent d'être invités à la fête de Capitaine Génial.

Les rêves de Chuck deviennent réalité : son père est de retour et il postule pour un travail avec son héros Ted Roark. Malheureusement pour Chuck, rien ne se déroule comme il l'espérait...

Le père de Chuck est enlevé, l'espion doit alors demander de l'aide à son ex-petite-amie, Jill.

Alors que Chuck et Sarah désertent pour sauver Steve Bartowski, le père de Chuck, ils découvrent que l'absence de toute surveillance de la part de la CIA laisse place laisse à des sentiments auxquels ils ne s'attendaient pas. Mais alors qu'ils deviennent plus proches, Casey arrive à cerner leur position secrète. Pendant ce temps, Morgan devient la paria du Buy More après avoir par erreur permis à Emmet d'être promu.

Le jour du mariage entre Ellie et Awesome arrive enfin, mais Chuck doit empêcher Ted Roark et Fulcrum de gâcher le plus beau jour de la vie de sa soeur. Dès lors, et comme il n'a plus l'Intersect dans sa tête, Chuck doit faire face à sa plus dangereuse mission : décider de ce qu'il va faire du reste de sa vie.

Chuck se sert des nouvelles améliorations de l'intersecret pour devenir un espion à part entière, mais il échoue à l'école d'espionnage et perd Sarah. Morgan veut aider Chuck, et revient de l'école Benihana (école de cuisine d'une chaine de restaurant japonais)...

Chuck a une nouvelle mission pendant laquelle il compte bien régler ses problèmes de couple, mais il doit apprendre à contrôler ses émotions pour réussir. Carina, la meilleure amie de Sarah, arrive en ville avec son fiancé Karl...

Malgré les efforts de Chuck pour protéger sa famille de sa vie d'espion, Ellie et son mari se retrouvent au coeur d'un incident diplomatique. Chuck demande alors à Awesome de protéger un dictateur en visite aux Etats-Unis, le Premier Ministre Goya, qui est la cible d'un assassinat...

Chuck doit apprendre à son beau-frère à être un véritable espion. Alors qu'ils sont en mission, ils rencontrent le mystérieux Daniel Shaw. Pendant ce temps, Morgan doit gérer les dernières bêtises de Jeff et Lester après avoir été promu assistant manager.

L'agent de la CIA Daniel Shaw confie à Chuck sa première mission en solo à Paris, en ignorant les réserves de Sarah et Casey. Dans le vol vers la France, Chuck rencontre Hannah et flashe sur un autre passager - l'imposant Hugo Panzer. Pendant ce temps, Casey doit aider Morgan à battre Jeff et Lester pour le contrôle du Buy More...

Chuck doit former Hannah à son travail au buy more et en même temps transformer un agent ennemi en membre de la C.I.A.

Morgan et Ellie essayent de comprendre le secret de Chuck pendant que celui-ci essaye de voler un objet de l'Alliance. Sarah n'apprécie pas que Shaw essaye d'avoir une relation plus que professionnelle avec elle.

Chuck essaye de faire avancer sa relation avec Hannah en allant dîner avec elle chez Ellie mais il doit en même temps rentrer dans la peau de l'un des assassins les plus dangereux du monde.

Chuck a l'impression que son existence part à vau-l'eau quand il est écarté d'une mission. Pendant que Shaw, Sarah et Casey continuent sans lui, il se retrouve en difficulté à la base...

Lors d'une mission d'entrainement, Casey exécute une mission parallèle pour son ancien chef, James Keller, ce qui l'amène à commettre une trahison. Il est envoyé en prison. Apprenant le nouvelle, Chuck et Sarah vont tenter de libérer leur ami et de prouver son innocence. Pendant ce temps, Devon essaie de tout faire pour mettre Ellie en sécurité en voulant quitter Burbank et partir avec Médecins Sans Frontières en Afrique. Mais celle-ci obtient le job de ses rêves.

Pour Chuck, c'est la dernière ligne droite avant sa nomination à la CIA. Sa nouvelle mission constitue le test final pour s'assurer qu'il est un espion fiable et opérationnel. Sarah et Shaw sont chargés d'observer ses moindres faits et gestes au cours de cette mission décisive...

A peine nommé espion, Chuck s'envole vers Washington pour y recevoir son ordre de mission du général Beckman. Sa première opération officielle aura lieu à Rome, sous couverture. Chuck tient absolument à ce que Sarah travaille avec lui...

Sarah et Shaw sont chargés de démasquer l'agent de l'Alliance responsable de la mort de l'épouse de Shaw. Chuck est inquiet : il sait que Shaw a découvert que c'est Sarah qui a tué sa femme...

Sur un coup de tête, Chuck et Sarah décident de quitter définitivement l'agence et de se consacrer à leur vie de couple. Sans prévenir personne, ils entament une nouvelle vie. Alors qu'ils voyagent en train en Europe, ils découvrent qu'un des passagers n'est autre que le terroriste Juan Diego Arnaldo. Malgré leur décision de laisser leur passé d'espions derrière eux, ils ne peuvent pas s'empêcher d'intervenir. De son côté, le général Beckman ordonne à John Casey et Morgan Grimes de traquer le couple...

Pendant quelque temps, Chuck et Sarah doivent travailler sous la supervision de Craig et Laura Turner qui, en dépit d'états de service impeccables, se haïssent l'un l'autre. La nature tumultueuse de leur relation de couple amène Chuck et Sarah à se demander s'ils sont menacés du même sort. Pendant ce temps, Casey forme Morgan, la nouvelle recrue de l'équipe...

Chuck est perturbé par une série de rêves traumatisants qu'il pense prémonitoires. Il est persuadé que la vie du président de Zamibia, en visite aux Etats-Unis, est menacée. Il en avise le général Beckman qui se montre plus que dubitative et lui ordonne de consulter le docteur Leo Dreyfus, un psychiatre de la CIA...

Chuck rêve encore régulièrement que Shaw est vivant. Bien qu'il ait expressément demandé à Morgan de ne pas en parler à Sarah, celui-ci révèle tout à la jeune femme. De son côté, Ellie se retrouve piégée par un agent double de la CIA, qui travaille pour l'Alliance. Elle demande de l'aide à son père...

Toute l'équipe est persuadée que Chuck souffre d'hallucinations. En effet, celui-ci voit Daniel Shaw partout. Mais, lorsqu'il affirme à ses supérieurs qu'il a croisé Shaw dans le métro, Sarah et Casey sont mis sur l'affaire...

Après leur libération, Chuck, Sarah et Casey montent une opération pour démasquer Shaw, qui tente d'infiltrer la CIA. Chuck doit aussi révéler à Ellie son secret sur sa vie d'espion...

Chuck décide de rechercher sa mère sans en parler à la CIA. De leur côté, Sarah et Casey se rendent en Russie pour suivre la piste d'un employé, Marco, de l'Industrie Volkoff. En parallèle, Ellie dévoile de grandes nouvelles...

Des crimes sont orchestrés dans le monde de la mode. Chuck et Sarah se rendent alors secrètement à Milan à l'occasion du prochain défilé afin de saisir une arme de haute technologie. Durant la mission, Chuck s'aperçoit de certains défauts dans sa relation avec Sarah...

Lors d'un transfert de prisonnier, de vieux ennemis s'échappent et fragilisent la vie de Chuck et de Sarah. Leur prochaine mission romantique est alors annulée...

Chuck et Sarah accompagnent Ellie et Devon qui se rendent au Costa Gravas où ils sont invités par Alejandro Goya, qui souhaite remercier Devon de lui avoir sauvé la vie...

Du temps du président Clinton, Casey a fait partie d'une équipe des opérations secrètes. Packard, Mackintosh et TI, ses anciens associés, sont à ses trousses. L'affaire étant étroitement liée à la recherche de sa mère, Chuck doit décider s'il veut partager les informations dont il dispose. Par ailleurs, Morgan se lance enfin et révèle à Casey la vraie nature de la relation qu'il entretient avec sa fille...

Chuck, Sarah et Casey doivent arrêter un sinistre scientifique, le docteur Stanley Wheelwright, qui a prévu de libérer une toxine qui incite les personnes à son contact à faire des cauchemars. Par ailleurs, l'équipe de Buy More fête Halloween...

Après sa première grande dispute avec Sarah, Chuck décide de partir seul en mission pour se changer les idées. Il rencontre Gregory Tuttle, agent du MI-6 et responsable de Mary Bartowski. Lors de cette mission, ils sont attaqués par Dasha, qui travaille pour Volkoff. Pendant ce temps, Ellie effectue des recherches sur le passé de sa famille...

Chuck craint que son récent revers ne mette fin à sa carrière d'espion et à son couple. Il décide d'impressionner Sarah en entreprenant une dangereuse mission avec le très zélé agent Rye. Pendant ce temps, Morgan tente de dissuader Jeff et Lester de mener leur petite enquête au sujet de l'identité véritable de Greta. En mission, Chuck fait la connaissance d'un personnage mystérieux surnommé «le Belge»...

Sarah est prête à tout risquer, quitte à aller à l'encontre des ordres du gouvernement, pour sauver Chuck, retenu par le Belge, qui a pour mission d'en découvrir davantage sur Intersect. Ses recherches l'entraînent dans une jungle de l'Asie du sud-est. Elle ignore que Casey et Morgan la suivent de près. Pendant ce temps, Ellie et Devon récupèrent un ordinateur ayant appartenu à Stephen Bartowski...

Le lendemain de Thanksgiving, Ellie invite Chuck et Sarah pour profiter des restes du repas de fête de la veille. Mary Bartowski, la mère d'Ellie et Chuck, arrive avec Alexei Volkoff et ses hommes pour dîner...

Chuck et Sarah tentent de profiter d'une escapade romantique en France tout en menant à bien leur mission : retrouver une micropuce. Par ailleurs, Lester demande des conseils à Big Mike...

Pour aider Mary Bartowski à coincer Volkoff, Sarah se fait passer pour un agent double. Mais Chuck craint qu'elle ne prenne trop de risques inutiles. Ellie et Devon, quant à eux, ont du mal à se mettre d'accord sur un prénom pour leur futur enfant...

Sarah s'apprête à mettre en oeuvre sa dangereuse stratégie pour libérer Mary Bartowski, la mère de Chuck. Cependant, celui-ci s'inquiète toujours pour sa petite amie. Il part donc en mission avec Morgan pour en finir une bonne fois pour toutes avec Volkoff. Casey tente d'apprendre à connaître sa fille, Alex, tandis qu'Ellie essaie d'atténuer l'anxiété de Devon au sujet de sa prochaine paternité...

Chuck, Sarah et Casey sont envoyés au Maroc pour secourir l'agent Roan Montgomery. Pendant cette mission, Chuck et Sarah discutent de leurs projets d'avenir et ont du mal à trouver un terrain d'entente. Enfin, Mary tisse des liens avec sa famille, tandis que Morgan se prépare à rencontrer la mère d'Alex...

Chuck surprend Sarah en réunissant son ancienne équipe d'espionnage. Alors que cette escouade entièrement féminine se rend à Rio de Janeiro pour tenter de régler ses comptes avec le mercenaire Augusto Gaez, de vieilles rancunes et des secrets remontent à la surface. Au Buy More, Morgan repousse les avances de Carina, son ancienne petite amie...

Alors que Chuck compte passer un moment agréable avec Sarah pour la Saint-Valentin, l'équipe est envoyée en mission au Royaume-Uni. Sur place, ils assistent à un grand bal masqué au cours duquel ils doivent assurer la protection de Vivian McArthur, une jeune héritière. Par ailleurs, Jane Bentley fait une offre alléchante à Casey...

Le général Beckman demande à Chuck et Sarah d'infiltrer une banque de haute sécurité à Macau en se servant de Vivian, qui a hérité d'un coffre appartenant à Volkoff. Alors que les préparatifs du mariage s'intensifient, Sarah avoue à Ellie qu'elle ne s'intéresse pas trop aux détails et demande à sa demoiselle d'honneur de bien vouloir s'en charger. La recherche de Morgan pour un nouveau colocataire prend une tournure inattendue...

Chuck et Sarah soupçonnent Casey d'effectuer des missions privées en secret. Par ailleurs, Chuck craint que deux nouveaux agents de la CIA, en apparence parfaits, le rendent obsolète. Morgan s'habitue à son nouveau colocataire, tandis que Devon est pris de panique quand Ellie entreprend des recherches potentiellement dangereuses...

Ellie a retrouvé l'ordinateur de son père et travaille dessus. Chuck doit trouver des gens qui pourraient être équipés de l'Intersecret, à son instar. Il doit choisir entre quatre agents. Mais celui qu'il désigne se fait tuer...

Ellie a découvert plusieurs pages concernant l'Intersecret sur l'ordinateur de son père. Sarah apporte un contrat prénuptial à Chuck afin qu'il le signe. De leur côté, Morgan et Casey s'entendent à merveille. Morgan reçoit une invitation de la part d'Alex pour sa remise des diplômes...

Chuck et Sarah font appel à l'organisatrice Daphne Peralta pour les aider à préparer leur mariage, mais elle se révèle être une escroc. Bien décidés à retrouver leur argent, les futurs époux font appel aux services de Jack Burton, le père de Sarah, qui leur conseille de se servir des ressources de la CIA. Par ailleurs, Morgan tente de convaincre Casey d'accepter de revoir Kathleen, la mère d'Alex, qui le croit mort...

Le mariage de Chuck et Sarah approche à grand pas, et tous deux décident de mettre de côté leurs vies d'espions pour profiter pleinement de leurs derniers instants de célibataire. Devon, qui s'est chargé de l'enterrement de vie de garçon de Chuck, voit son organisation perturbée par des événements imprévus...

Alors que Chuck et Sarah préparent les derniers détails pour leur mariage, ils doivent partir en mission pour sauver la mère de Chuck, capturée par Vivian Volkoff. De son côté, Morgan se voit confier la tâche de préparer un montage vidéo pour Sarah...

Le grand jour approche pour Chuck et Sarah ! Mais avant de pouvoir échanger leurs vœux, la menace Vivian Volkoff doit être éteinte. Pour Chuck, le seul recours pourrait se révéler être Alexei, le père de la belle et ex-dirigeant de Volkoff Industries ! La CIA, qui n'approuve pas ce plan désespéré, envoie l'agent spécial Decker, connu pour ses méthodes musclées et son sens aigu du devoir...

Morgan est devenu le nouvel Intersecret, mais a du mal à l'utiliser. En parallèle, Chuck cherche la maison de rêve pour Sarah, cependant lors d'une mission avec leur affaire solo, Chuck voit tous ses comptes gelés par la CIA, qui tente de faire échouer Chuck.

Karl Sneijder, un PDG d'une société spécialisée dans les diamants, fait appel à Chuck et Sarah pour secourir son jeune frère, Wesley, kidnappé par des ennemis de l'organisation Carmichael.

À cause de l’Intersecret, Morgan est perturbé et ne s'aperçoit pas des changements s'opérant en lui. Il fait également de mauvais choix en allant travailler pour la Verbanski Corp. Lorsque Chuck réalise la situation, il met tout en œuvre pour sauver son meilleur ami…

Lors d'un séminaire, Chuck se fait passer pour Morgan afin d'attraper un assassin qui souhaite éliminer Morgan…

L'équipe doit se tourner vers Verbanski afin de dépister un dangereux virus, forçant Casey à la confronter de nouveau. Entre-temps, la relation entre Lester et Jeff est menacée par l'arrivée d'un nouvel employé au Buy More.

Verbansky a tué Decker tandis que Casey s'est évadé de prison grâce à l'aide de Morgan. Verbansky et l'équipe sont recherchés par la CIA pour meurtre.

Daniel Shaw, ancien partenaire de l'équipe Bartowski et ex de Sarah, s'évade de prison. Il décide alors d'enlever Sarah pour l'échanger contre le nouvel Intersecret 3.0…

Sarah part en mission en Hongrie et ne veut pas révéler les détails de celle-ci à ses partenaires, ni même à Chuck.

Gertrude Verbanski vient demander de l'aide auprès d'Industries Carmichael pour une mission à Miami. Lors de celle-ci, Chuck et Sarah réalisent vraiment la vie dangereuse qu'ils mènent et décident de trouver une solution moins néfaste à leur existence.

Sarah est déterminée et souhaite arrêter sa carrière d'espionne et en parle à Chuck. Chuck, ne souhaitant que leur bonheur, accepte. Cependant, Bo Derek vient les solliciter pour une dernière mission.

Sarah, désormais en possession de l'Intersect, part sur les traces de Chuck, kidnappé par Nicholas Quinn. Direction : le Japon ! Morgan, lui, est resté à Burbank pour y passer des tests. Son expérience avec l'Intersect a failli lui coûter la vie et a eu pour conséquences la perte de certains souvenirs. Ellie fait donc des recherches pour éviter à Sarah de subir la même mésaventure...

Au retour d'une mission particulièrement éprouvante, Sarah n'est plus la même et semble cacher quelque chose d'important, un secret bien trop lourd, à Chuck. Dans le même temps, Ellie et Awesome sont face à un choix qui pourrait bien bouleverser complètement leurs vies...

Chuck fait appel à sa famille, ses amis et quelques alliés inattendus pour l’aider à arrêter Nicholas Quinn qui tente de détruire tout ce que Chuck a construit au cours des cinq dernières années.