Mais conhecido por interpretar Chuck Bartowski na série Chuck, da NBC, ele também estrelou Alvin and the Chipmunks: The Squeakquel e Thor: The Dark World. Em 2015, interpretou Luke Collins na série Heroes Reborn, da NBC.
Um de seus primeiros papéis foi como Kipp em Less than Perfect.
Ele dublou o personagem Flynn Rider no filme Tangled, de 2010. Lançou sua própria empresa, chamada The Nerd Machine.
Ele é filho de Susan e Darrell Pugh. Se casou com Missy Peregrym, de Rookie Blue, da ABC, em junho de 2014, mas o casal se divorciou em 2015.
Ele estrelou a animação Tangled, da Disney, junto com Mandy Moore.