Na estreia da quarta temporada, Chuck e Morgan embarcam em uma missão em busca de trapaceiros ao redor do mundo para encontrar a mãe de Chuck, Mary Bartowski (LINDA HAMILTON). OLIVIA MUNN também estrela como convidada.

Chuck e Sarah viajam a Milão para recuperar uma arma secreta de alta tecnologia. Casey se esforça para criar raízes. KAROLINA KURKOVA, LOU FERRIGNO e ISAIAH MUSTAFA estrelam como convidados.

O passado de Chuck e Sarah volta para "atormentá-los" quando uma transferência de prisão leva velhos inimigos à Compre Mais. NICOLE RICHIE, STEVE AUSTIN e STACY KIEBLER estrelam como convidados.

Chuck e Sarah se esforçam para se comunicarem melhor e Incrível se reencontra com alguém do seu breve passado de espião: Generalíssimo Goya (ARMAND ASSANTE). TIA TEXADA e MEKENNA MELVIN também aparecem.

A mais recente missão de Chuck fornece uma conexão com o passado de Casey... e, possivelmente, com a mãe de Chuck. Morgan ganha coragem para revelar um grande segredo para Casey. ERIC ROBERTS estrela como convidado.

O sonho de Chuck de encontrar sua mãe (LINDA HAMILTON) pode ser o seu pior pesadelo. Além disso, é Dia das Bruxas na Compre Mais. MORGAN FAIRCHILD e ROBERT ENGLUND estrelam como convidados.

Depois da primeira briga de verdade deles, Chuck evita Sarah, indo em uma missão que o levará ao encarregado de sua mãe no serviço secreto inglês, MI6 (TIMOTHY DALTON). ANA GASTEYER também estrela como convidada.

Chuck teme que uma grande perda possa encerrar sua carreira de espião e o seu relacionamento com Sarah. Rob Riggle, Summer Glau e Richard Chamberlain estrelam como convidados.

Os segredos de Chuck estão ameaçados, levando Sarah a partir em uma missão em busca de trapaceiros. Incrível e Ellie tentam decifrar um segredo deixado pelo pai dela. RICHARD CHAMBERLAIN estrela como convidado.

A vida de espião de Chuck cruza-se com a sua vida em casa quando convidados inesperados chegam para um jantar de "sobras" da Ação de Graças. LINDA HAMILTON, MONET MAZUR e TIMOTHY DALTON estrelam como convidados.

Na França, Chuck planeja uma missão secreta - durante uma outra missão secreta. De volta à Compre Mais, Lester procura Big Mike para conselhos românticos.

Sarah embarca em uma missão que poderia ser sua última. Enquanto isso, Ellie e Incrível estão em desacordo sobre o nome do bebê. LINDA HAMILTON, TIMOTHY DALTON e MEKENNA MELVIN aparecem.

A missão para derrubar Volkoff (Timothy Dalton) atinge um novo nível perigoso. E grandes mudanças se aproximam em casa. Estrelas convidadas recorrentes Linda Hamilton e Mekenna Melvin também aparecem.

A equipe voa para o Marrocos para resgatar Roan Montgomery (JOHN LARROQUETTE). Morgan se prepara para conhecer a mãe de Alex (MEKENNA MELVIN). Enquanto isso, Mary (LINDA HAMILTON) se aproxima da família.

Chuck arruma problemas quando ele reúne Sarah com sua antiga equipe de espionagem, o Esquadrão CAT. Morgan impede os avanços de Carina (MINI ANDEN). LOU DIAMOND PHILLIPS também estrela como convidado.

Um romântico Dia dos Namorados é interrompido quando a equipe é enviada para uma missão em um baile de máscaras na Inglaterra. Morgan pondera uma grande jogada. ROBIN GIVENS e LAUREN COHAN estrelam como convidados.

Chuck pressiona Vivian (LAUREN COHAN) a entrar em contato com sua vilã interior, enquanto Sarah tenta entrar em contato com sua noiva interior. RAY WISE (Reaper) também estrela como convidado.

Chuck e Sarah suspeitam que Casey está realizando missões privadas. Chuck se preocupa que os novos agentes aparentemente perfeitos da CIA (ISAIAH MUSTAFA e STACY KEIBLER) o tornarão inútil.

Quando um espião é assassinado em Castle, cabe a Chuck descobrir "quem fez isso" e as tropas de Morgan da Compre Mais entram em guerra contra a Mercadão. ROBIN GIVENS estrela como convidado.

Para salvar a vida de uma ex-aliada, Chuck deve unir forças com seu maior inimigo: Alexei Volkoff (TIMOTHY DALTON). LAUREN COHAN, LINDA HAMILTON e MEKENNA MELVIN também estrelam como convidados.

Quando Chuck e Sarah são trapaceados e perdem o dinheiro do casamento, há apenas um homem a quem eles podem recorrer para pedir ajuda - o pai vigarista de Sarah, Jack Burton (GARY COLE - The Good Wife).

A despedida de solteiro de Chuck fica fora de controle quando algumas pessoas não convidadas chegam. RAY WISE (Reaper, Twin Peaks) estrela como convidado.

Chuck e Sarah correm para salvar a mãe de Chuck (LINDA HAMILTON) a tempo para o dia do casamento. LAUREN COHAN, MEKENNA MELVIN e RAY WISE também estrelam como convidados.

No episódio final da quarta temporada, a Operação Bartowski corre para derrubar Vivian Volkoff (LAUREN COHAN) enquanto ela ameaça o casamento de Chuck e Sarah.