thumb|Logo de Chuck
Les personnages de Chuck, série télévisée américaine, se constituent de onze acteurs principaux, d'une douzaine d'acteurs récurrents et d'un nombre aléatoire d'invités au fil des saisons.
Personnages principaux Charles Irving « Chuck » Bartowski
thumb|right|170px|Zachary Levi interprète Chuck Bartowski. Interprété par Zachary Levi (VF : Tanguy Goasdoué)
Chuck Bartowski est le personnage central de la série. Il a une sœur aînée, Ellie Bartowski qui le soutient et l'encourage dans tout ce qu'il fait. Leur père est Stephen J. Bartowski et leur mère Mary E. Bartowski. Son meilleur ami, Morgan Grimes, travaille avec lui dans le même magasin, le . C'est donc un geek sans histoire, passionné d'ordinateurs, travaillant dans une grande surface d'électroménager et d'électronique, plus particulièrement dans le SAV informatique appelé Nerd Herd. Il est timide et n'est pas très doué avec les filles.
Mais un jour, sa vie change complètement quand Bryce Larkin, son ancien meilleur ami de Stanford, lui envoie un mail qui, lorsque Chuck l'ouvre, transfère la totalité des informations de la CIA et de la NSA dans son subconscient, informations qui ressurgissent sous forme de « flashs » lorsqu'il est confronté à certaines situations. C'est ainsi qu'il devient un espion pour la CIA et la NSA menant, par la suite, une double vie d'espion bien malgré lui. Dès lors, Chuck n'a qu'une idée en tête, celle de retrouver sa vie d'avant. Il retrouve son père (qui les avait abandonnés, Ellie et lui, et apprend qu'il a créé l'Intersecret lui-même. C'est ainsi son père qui lui permet de le retirer de son cerveau et de lui permettre d'envisager une vie normaleSaison 2, épisode 22 : Le Seigneur des Alliances.
Toutefois, quelques jours plus tard, Chuck se rend compte qu'il a un choix à faire : ses deux années passées à partir en mission avec Sarah et Casey ont fini par lui plaire, et il a réalisé qu'avec l'Intersecret, il avait la possibilité d'aider les gens et les protéger. Il décide de télécharger le nouvel Intersecret 2.0 sans savoir que celui-ci va lui donner des capacités inimaginables et ainsi faire de lui un « vrai » espionSaison 3, épisode 1 : Espion envers et contre tout.
Sarah Walker
thumb|right|170px|Yvonne Strahovski interprète Sarah Bartowski-Walker. Interprété par Yvonne Strahovski (VF : Laura Blanc)
Sarah Walker, devenue Bartowski après son mariage avec Chuck, de son vrai nom Sam Lisa, est une espionne de la CIA et la protectrice de Chuck. Elle a pour mission de protéger Chuck et se fait ainsi passer pour sa petite amie. Dès le premier regard, Chuck est tombé amoureux d'elle. Sarah, malgré ses responsabilités d'espionne et son passé, ne montre pas ce qu'elle ressent pour le bien de sa mission. Néanmoins et malgré ses efforts, elle ne peut s'empêcher de se montrer attirée par Chuck. L'évolution de leurs rapports amoureux constitue un des ressorts dramatiques principaux de la série.
Au fur et à mesure, Chuck et Sarah se dévoilent l'un à l'autre même si leur relation reste tumultueuse car ils doivent composer entre les différentes missions, leurs vies d'espions et les secrets que Chuck contient grâce à l’Intersecret puis l’Intersecret 2.0.
Lors de la troisième saison, Chuck et Sarah ont l'occasion de partir loin de cette vie d'espion. Seulement, quand Sarah propose à Chuck d'être tous les deux et de s'enfuir, Chuck prend une décision difficile en refusant pour se consacrer à sa formation d'espion. Il y voit en effet l'occasion de se prouver à lui-même et à Sarah qu'il peut y arriver, mais aussi une opportunité d'aider et protéger son prochain, et considère son propre bonheur comme secondaire. Il blesse alors Sarah, qui pense qu'il a changé au cours des missions ; mais il parviendra finalement à la reconquérir et entamer une relation amoureuse avec elle. À la fin de la quatrième saison, Chuck et Sarah se marient.
Lors de l'épisode 10 de la cinquième saison, elle est obligée d'enregistrer l’Intersecret dans sa mémoire pour sauver sa vie et celle de Casey coincé dans un piège. À la suite de cet incident, elle perd définitivement tout souvenir de l'opération Bartowski, y compris ses sentiments pour ChuckSaison 5, épisode 10 : Les Flamants roses ().
Colonel John Casey
thumb|right|150px|Adam Baldwin interprète John Casey. Interprété par Adam Baldwin (VF : David Krüger)
John Casey est un agent de la NSA, d'abord Major, ensuite promu ColonelSaison 2, épisode 21 : Les Uns tout contre les autres qui doit également protéger Chuck. Son vrai nom est Alexander Coburn : il a simulé sa mort pour entrer dans une unité secrète de la NSA menée par un supérieur corrompu. Il est souvent décrit comme un homme dur et conservateur qui suit avant tout les ordres donnés par sa hiérarchie, en ne montrant aucune émotion. Au fil des missions, Casey laisse entrevoir à Chuck qu'il le respecte et l'estime, éprouvant de la sympathie à son égard, voire une possible amitié.
Casey a eu une fiancée, Kathleen McHugh, avec qui il devait se marierSaison 3, épisode 10 : Même pas peur mais lors d'une mission, il a été volontairement déclaré mort et a dû changer d'identité. Il a été recruté par le Colonel Keller qui l'a formé au combat. Quand des années plus tard, celui-ci revient pour lui demander de dérober une pilule contenant une substance retirant toute peur, Casey est forcé de s'exécuter, devenant ainsi un traître. En réalité, Keller l'a menacé de tuer son ex-fiancée s'il n'obéissait pas. Il parvient cependant, avec l'aide de Chuck et Sarah, à arrêter Keller et ses hommes, prouvant ainsi que Casey n'est pas un traître. Ils rassurent Kathleen afin de lui confirmer qu'elle n'a plus rien à craindre. C'est à ce moment que Casey découvre qu'il a une fille qu'il ne connaît pas et qui se nomme comme lui, Alex. Casey est touché par la nouvelle, mais décide de ne pas interférer dans sa vie et de continuer la sienne dans un premier temps, avant de finalement nouer des relations avec elle.
Morgan Grimes
thumb|right|150px|Joshua Gomez interprète Morgan Grimes. Interprété par Joshua Gomez (VF : William Coryn)
Morgan Grimes est le meilleur ami de Chuck avec qui il travaille au Buy More. Morgan est, avec Chuck et les autres employés du Buy More, un des nombreux personnages geeks de la série : il s'intéresse plus particulièrement aux jeux vidéo. Sa petite amie dans les deux premières saisons est Anna Wu.
Il connaît tout de la vie de Chuck, dont il est très proche (ils sont amis depuis 20 ans), si ce n'est son rôle d'espion jusqu'au jour où il le découvreSaison 3, épisode 9 : Chuck est en panne. Par la suite, Chuck lui raconte toute l'histoire lors de leur capture au Buy More. Chuck est si soulagé de pouvoir enfin tout lui dire qu'il lui promet également de l'intégrer dans l'équipe. Morgan est très heureux de savoir son meilleur ami espion et souhaite lui aussi en devenir un. Dans un premier temps, le Général Beckman refuse puis lorsque Morgan s'avère utile, Casey demande qu'il soit intégré dans l'équipe. Il doit par la suite se charger de sa formation d'espionSaison 3, épisode 14 : Au train où vont les choses.
Lors de la troisième saison, il rencontre Alex McHugh, la fille de Casey et en tombe amoureux. Elle devient sa petite amie dans la quatrième saison.
Lors de la fin de la quatrième saison, Morgan a téléchargé accidentellement l’InterSecret dans sa mémoireSaison 4, épisode 24 : L’Antidote (). Dès lors, il se montre arrogant et provocateur, jusqu'à ce que son équipe réalise que la version de l'Intersecret qu'il a téléchargée était corrompue. Il parviendra à s'en débarrasser et à retrouver sa personnalité d'origine.
Ellie Bartowski
thumb|right|150px|Sarah Lancaster interprète Ellie Woodcomb-Bartowski. Interprété par Sarah Lancaster (VF : Caroline Lallau)
Eleanor Fay Bartowski-Woodcomb, alias Ellie Bartowski, est la sœur aînée de Chuck et l'épouse de Devon Woodcomb. Médecin comme son mari, elle travaille dans le grand hôpital de Westside. Bien qu'elle s'intéresse de très près à la vie de son frère et met tout en œuvre pour que celui-ci soit heureux, elle ne connaît rien des activités d'espion de Chuck, jusqu'au jour où un agent double de la CIA, travaillant aussi pour l’Alliance, l'approche pour lui faire croire tout un tas d'idées fausses afin de savoir où se cache Stephen BartowskiSaison 3, épisode 16 : Une histoire de fou. Ellie va ainsi, sans le savoir, mener son père droit vers l'organisation ennemie de son frère. Lorsqu'elle est retenue prisonnière sans s'en rendre compte, Chuck et l'équipe pénètrent dans le même bâtiment afin de démanteler l’Alliance. Seulement, Ellie voit Chuck frapper un homme. Surpris tous les deux de cette rencontre inopinée, Chuck lui apprend qu'il ne faut pas faire confiance aux personnes dans ce bâtiment et part à la poursuite de celui qu'il avait frappé. Mais au moment où il l'intercepte, Chuck interrompt une réunion importante entre généraux et ne peut expliquer pourquoi il est là. Chuck est alors arrêté, ainsi que Sarah et Casey. Ellie rentre alors chez elle et explique à Devon la situation; celui-ci, croyant qu'elle est désormais au courant de toute la vérité, tente de la rassurer en lui disant que Chuck a l'habitude car il travaille pour la CIASaison 3, épisode 18 : Un métro de retard (). Cependant, face à l'étonnement d'Ellie, Devon comprend qu'elle n'en savait rien et doit en conséquence lui expliquer la situation.
Devon Woodcomb
thumb|right|100px|Ryan McPartlin interprète Devon Woodcomb. Interprété par Ryan McPartlin (VF : Stéphane Pouplard)
Devon Woodcomb alias « capitaine Trop Top » (Captain Awesome en version originale) est le mari d'Ellie. Il est chirurgien et travaille dans le même hôpital qu'elle. Son perfectionnisme, dû à la fois à son amour des sports extrêmes (escalade, deltaplane) et à l'usage constant du terme « trop top », a conduit à ce surnom.
Devon est devenu un peu méfiant sur les agissements de Chuck et Casey vers la fin de la deuxième saison. Cela l'a conduit à la découverte de la vie d'espion de son beau-frère. Depuis, il a contribué à couvrir Chuck, car il est une des rares personnes, ne faisant pas partie de la NSA ou la CIA, à connaitre les activités secrètes de ChuckSaison 2, épisode 20 : Permis de tuer.
Lors de la troisième saison, il est pris pour un espion par un agent de l’Alliance qui l'enlève pour lui proposer d'être un agent doubleSaison 3, épisode 4 : Opération Trop Top.
Lors de la quatrième saison, il a un enfant avec Ellie, qu'ils appellent Clara.
Michael Tucker alias « Big Mike » thumb|right|90px|Mark Christopher Lawrence interprète « Big Mike ». Interprété par Mark Christopher Lawrence (VF : Pascal Massix puis Pascal Casanova)
Michael Tucker alias « Big Mike » est le manager en chef du Buy More qui souhaite que ses employés, y compris Chuck, travaillent convenablement et beaucoup. De nature dilettante, voire paresseuse, il préfère pour sa part travailler le moins possible. C'est également un pêcheur passionné qui fait fréquemment des pauses pendant le travail pour aller pêcher.
Après son divorce, il entretient une relation avec la mère de Morgan Grimes, BoloniaSaison 2, épisode 13 : et Carmichael (). Depuis lors, il a pris Morgan sous son aile comme s'il était son fils, et est devenu le mentor de son développement professionnel.
Lors de la deuxième saison, il a été rétrogradé pour être vendeur (T-shirt vert) à la suite d'une manipulation par Emmett Milbarge pour prendre sa place. À la suite de la disparition d'Emmett, il est promu à nouveau manager du magasin.
Jefferson « Jeff » Barnes thumb|right|80px|Scott Krinsky interprète « Jeff ». Interprété par Scott Krinsky (VF : Jacques Bouanich)