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...

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...

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.

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

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...

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.

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...