La CIA e la NSA ricostruiscono e prendono il controllo del Buy More, facendone una base segreta. Sarah e Casey vanno in missione in Russia, più precisamente nelle Volkoff Industries, che sono controllate da dei criminali. Intanto Chuck e Morgan intraprendono un viaggio alla ricerca della madre di Chuck, una spia anche lei, proprio alle Volkoff Industries. Purtroppo, per continuare la sua ricerca, Chuck deve tornare ad essere una spia e deve così infrangere la promessa fatta ad Ellie. Così decide di dirle la verità. Ma, Ellie porta grandi notizie a Chuck: è incinta. Così Chuck, pur di non rovinare il bel momento, decide di mantenere nuovamente il segreto a sua sorella dicendole, invece, di aver ripreso il lavoro al Buy More ed aspettando il momento buono per dirle la verità sulla madre.

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