Чак, с его новым Интерсектом 2.0, хочет быть настоящим шпионом. Но для этого ему нужно оставить Сару и начать тренировки. Однако через полгода у Чака появляются проблемы со вспышками и его вышибают из школы шпионов. Морган возвращается домой из школы Бенихана, потому что его тоже выгнали с работы и бросила девушка. Морган находит Чака дома с сырными шариками и пультом от телевизора...
Чак должен научиться контролировать свои эмоции — только так он сможет опять стать шпионом. Несмотря на то, что он все ещё влюблен в Сару. Чаку поручена новая миссия, когда проездом в городе оказывается подруга Сары Карина со своим «женихом» Карлом. Все усложняется, когда Чак во время миссии пытается объяснить Саре причину своего ухода 6 месяцев назад. Тем временем, Морган в «Купи больше» ввязывается в неприятности, пытаясь солгать Джеффу и Лестеру.
Чак всегда ограждал свою семью от своей опасной шпионской жизни, но не смог предотвратить попадание Элли и Великолепного в международный инцидент, и вместе с Великолепным Чаку придется спасать диктатора, Алехандро Гойю, на которого готовится покушение. Хотя Великолепный в восторге от перспективы стать шпионом, Чак больше озабочен его безопасностью и безопасностью Элли.
Агент Кольца Сидни Прайс, вербующая агентов, по ошибке принимает Капитана Великолепного за суперагента, которым на самом деле является Чак. Ему грозит смерть, если он не будет ей подчиняться. Чтобы спасти его, Чак вынужден стать его наставником. Во время миссии они встречают загадочного агента Дэниэла Шоу. Морган тем временем получает повышение и становится помощником менеджера. Теперь ему предстоит иметь дело с выходками Джеффа и Лестера.
Агент ЦРУ Дэниэл Шоу, специалист по Кольцу, работающий теперь с командой, проигнорировав пожелания Сары и Кейси, поручает Чаку его первое сольное задание в Париже. Однако уже в воздухе не полпути до Парижа оказывается, что миссия на самолете. Во время полета Чак знакомится с очаровательной Ханной, и у него вспышка на другого пассажира самолета — Хьюго Пэнзер. Тем временем, Кейси помогает Моргану в битве с сотрудниками «Купи больше» за контроль над магазином.
Чак должен перевербовать человека, который работает на Кольцо и заставить его работать на ЦРУ и АНБ. Чак пытается жить двумя разными жизнями, успевая натаскивать новую сотрудницу «Купи больше» Ханну и одновременно выведать у компьютерного гения, что он разработал для Кольца. Чак считает, что он может справиться сам, но у Сары и Кейси есть чувство, что им следует вмешаться.
Чак должен защитить Ханну, когда они обнаруживают, что они одновременно являются партнерами и по работе в «Купи больше» и по миссии. Ханна неожиданно становятся частью миссии агента Дэниэла Шоу и помогает Чаку выполнить миссию, не осознавая этого. К большому огорчению Сары, ей приходится работать на пару с Шоу, который, кажется, пытается соблазнить ее.
Чак обещает приготовить обед для Ханны, Элли и Капитана Великолепного, но необходимо сначала вычислить одного из самых опасных убийц в мире по его последней миссии. Тем временем Сара изо всех сил пытается сохранить строго профессиональные отношения с Дэниэлом Шоу.
Чак чувствует, что его жизнь рушится, когда он не может вызвать вспышку и временно отстраняется от миссий. Хотя Шоу, Сара и Кейси вынуждены идти на миссию без него, Чак попадает в опасную ситуацию обратно на базе, когда ее захватывают агенты Фулкрама. Морган, заметив вооруженных людей, следит за ними и понимает, что под «Купи Больше» спрятана база ЦРУ.
Кейси бессознательно совершает предательство, чтобы спасти свою невесту из прошлой жизни, Кэтлин МакХью, от агентов Кольца. Чак и Сара должны вытащить его из тюрьмы, чтобы он смог очистить свое имя и спасти бывшую невесту. Тем временем перед Элли встает непростой выбор: ехать с Девоном в Африку по программе «Врачи без границ» или преподавать в университете, о чем она так долго мечтала...
Судьба Чака как шпиона зависит от одной миссии. Он узнает, что его сольная миссия и будет окончательным экзаменом, который покажет, готов ли он быть шпионом. Ему необходимо приложить все свои шпионский усилия, чтобы не провалиться, в то время как Сара и Шоу наблюдают за каждым его шагом. Чак не знает о последствиях, которые последнее задание может оказать на его отношения с Сарой, когда ему необходимо пройти так называемый «красный тест», что означает, что он должен убить человека...
Чаку разрешается выбрать лучших агентов ЦРУ для своей миссии, но у него есть только одна девушка для этой работы, Сара, которая в данный момент встречается с Дэниэлом Шоу. Кейси, Морган и Великолепный пытаются помочь Чаку вернуть ее. Шоу становится агентом Кольца, когда попадает на секретную базу и узнает, кто именно убил его жену. Чак находит базу Кольца, когда связывается с Джеффом и Лестером которые очень кстати решили следить за «новым бойфрендом» Сары.
Шоу эмоционально опустошен после того как он узнает, что Сара убила его жену, проходя «красный тест». Он идет с Сарой на миссию, которая совершенно ничего не знает. Чак собирает ударную команду, чтобы спасти ее, и, хотя Шоу не пытается нанести Саре никакого вреда, все становится сложнее, когда команда проникает в штаб-квартиру Кольца в попытке захватить Директора. Морган увольняется из «Купи больше», на этот раз в надежде стать частью команды Бартовски. Морган видит видео с камеры слежения из миссии команды в штаб-квартире, и замечает, что бой между Шоу и оперативниками Кольца был постановочным… Чак и Кейси летят во Францию, чтобы спасти Сару. Чак убивает Шоу, когда тот пытается убить Сару.
Во время поездки в Цюрих при попытке к бегству от их жизни шпионов, Сара и Чак понимают, что они на этом же поезде, что и испанские шпионы, включая убийцу по имени Диего. Они решают арестовать их в одиночку и сделать это их последней миссией перед уходом на покой. Они выдают себя за молодоженов, проводящих «медовый месяц»… Тем временем генерал Бэкман понимает, что Чак и Сара в самовольной отлучке и отправляет Кейси их вернуть, а Кейси в свою очередь подключает к миссии Моргана.
Чак и Сара и Сара вынуждены работать с Крейгом и Лаурой Тернер, агентами ЦРУ, которые, женаты уже более 30 лет, но несмотря на свою безупречную репутацию, ненавидят друг друга. Чак и Сара гадают, будут ли они такими же через 30 лет и обречены ли они повторить судьбу Тернеров. Между тем, Кейси должен обучить нового члена команды Бартовски — Моргана Граймса.
Чак борется с тревожными снами и считает, что его последний сон предсказывает опасность для президента Замбии, который находится с визитом в США. Генерал Бэкман, однако, убеждена что это всего лишь кошмары и предписывает Чаку посетить психиатра ЦРУ Лео Дрейфуса. Между тем, Элли и Девон вернулись из Африки, из-за того, что Девон заражается болезнью, напоминающую малярию. Оперативник Кольца Джастин, выдавая себя за рейнджера в Африке, сознательно инфицировал Девона этой болезнью, с тем чтобы тайно принудить пару вернуться в США. Джастин говорит Элли, что он агент ЦРУ, защищающий ее отца, Стивена Бартовски от «агента Кольца» Джона Кейси. Тем временем Анна Ву возвращается в «Купи Больше», чтобы вернуть Моргана. Оказывается, что Интерсект 2.0 чрезвычайно опасен для разума Чака и может в конечном счете убить его.
Чаку снится, что Дэниэл Шоу все ещё жив, и между Сарой и Чаком возникает неловкость, когда Кейси подробно расспрашивает Сару о том, как она проводила время вместе с Шоу в Вашингтоне. Стивен Бартовски возвращается и узнает, что Чак загрузил Интерсект 2.0. Он говорит Чак, что создал устройство, Правитель, чтобы контролировать состояние мозга и предотвратить негативные последствия Интерсекта на разум. Выясняется, что именно поэтому Кольцо хотела захватить Стивен Бартовски — чтобы он создал Правитель для Дэниэла Шоу, загрузившего Интерсект 2.0.
Чак видит Шоу в поезде метро в Лос-Анджелесе, и команда работает, чтобы узнать, куда он едет и что он делает. Они узнают, что Шоу входит в здание, принадлежащие Кольцу, через метро. Тем временем у Элли состоялась встреча с Джастином в отношении ее отца. Чак врывается на конференцию, где генерал Бэкман делает доклад о эффективности работы команды Бартовски. Чак и Сара понимают, что это здание на Кольца, а ЦРУ. Элли становится известно о жизни Чака и Сары в качестве шпионов. Чак понимает, что Кольцо взяло под свой контроль ЦРУ и АНБ. Кейси раскрывает Алекс, что он ее отец. Стивена Бартовски и Чака захватывает Шоу и после того, как Чак отдает ему Правитель, Шоу убивает отца Чака. Чака, Сару и Кейси арестовывают и везут в тюрьму, но по дороге Шоу планирует их убить. Бэкман говорит Моргану и Девону, что они являются единственным шансом для команды на спасение.
После того как Морган и Девон спасают команду от Даниэля Шоу, Чак, наконец, встречается с Элли, чтобы объяснить ей все, что касается его шпионской жизни. Он соглашается, что после того как он разберется с Кольцом, Чак перестанет быть шпионом. Команда узнает от генерала Бэкман, которая находится под стражей, что лидеры Кольца, известные как старейшины, будут на специальной конференции ЦРУ и АНБ. Команда Бартовски разрабатывает план, как захватить старейшин и разоблачить Шоу. Чаку становиться все хуже из-за Интерсекта 2.0, воздействующего на его мозг. Каждая новая вспышка приближает его к смерти, и если он не вернет Правитель, последствия будут непоправимыми...