Aria di matrimonio a Burbank: Lester sta per incontrare la promessa sposa scelta dai suoi genitori, mentre Chuck è alla prese con la proposta di matrimonio da fare a Sarah. La squadra viene mandata in Francia per recuperare un nanochip e Chuck, con l'aiuto di Morgan, decide di sfruttare il romantico sfondo francese per a chiedere a Sarah di sposarlo. Il nanochip viene recuperato, ma i tanti imprevisti non permettono a Chuck di portare a termine la sua personale missione. Tornati a Burbank il generale Beckman decide di mandare nuovamente Chuck e Sarah in Francia per fingersi agenti della CIA corrotti. Prima di partire Sarah sente Morgan parlare della proposta e, ad insaputa di Chuck, lo convince ad organizzare con lei il momento giusto per la coppia durante la nuova missione. In Francia Sarah effettua lo scambio del finto chip, si incontra con Chuck sul balcone del castello in cui si trovano e lui, al chiaro di luna, inizia la sua dichiarazione. Prima della fatidica domanda i due vengono interrotti da una squadra della CIA che arresta Sarah per corruzione. Di nuovo a Burbank si scoprirà che l'arresto è stata tutta una messa in scena per creare una copertura credibile da agente corrotto a Sarah, che le permetterà di infiltrarsi nelle Volkoff Industries e riportare indietro la madre di Chuck.