La seconda stagione continua a concentrarsi sulla costante lotta di Chuck per tenere separate la sua vita da spia e la sua vita normale, mentre si abitua sempre di più al nuovo ruolo. Emergono nuovi dettagli sul progetto Intersect. Fulcrum, un’organizzazione di spionaggio ostile che desidera impossessarsi dell’Intersect, assume un ruolo sempre più centrale come antagonista principale della stagione. Nel frattempo, Chuck e Sarah diventano sempre più vicini, complicando ulteriormente il loro rapporto professionale.