Após um século de isolamento, a Federação e o Império Klingon entram em guerra, e as ações de uma oficial da Frota Estelar estão no centro do conflito.
A nave estelar da Federação USS Shenzhou encontra uma frota hostil e a primeira-oficial Michael Burnham decide desafiar a atitude pacifista de sua capitão.
Com a nave sob ataque, Burnham escapa da detenção e se une à capitão em um plano para encerrar com um só golpe uma batalha que pode se transformar em guerra.
O capitão Gabriel Lorca, da misteriosa USS Discovery, intercepta a nave auxiliar de Michael e ordena sua participação em uma perigosa missão de resgate.
Ao tentar implementar a visão de T'Kuvma, Voq tem sua autoridade desafiada, enquanto Michael investiga uma possível solução para as dificuldades de propulsão da nave.
Lorca é capturado pelos klingons e tem de dividir a cela com um improvável colega. A Discovery é designada para resgatá-lo, a despeito das dúvidas de Michael.
Michael usa sua conexão com Sarek para encontrá-lo, depois de ele ser ferido em uma tentativa de assassinato. Lorca lida com uma visitante inesperada.
Um velho conhecido de Lorca e Tyler, do tempo em que estiveram aprisionados, ataca a Discovery, e seu objetivo é entregar a nave aos klingons.
Michael, Ash e Saru exploram um planeta com propriedades de comunicação singulares, enquanto Lorca parte para a batalha, e a almirante Cornwell tenta escapar.
Ignorando ordens diretas, Lorca envia Burnham e Tyler numa missão a bordo da nave capitânia inimiga para neutralizar o dispositivo de camuflagem klingon.
Tyler enfrenta uma crise de estresse pós-traumático enquanto uma falha do motor de esporos atira a Discovery num universo alternativo e selvagem.
Tilly propõe um procedimento radical para salvar Stamets enquanto Michael desafia o Imperador para contatar o misterioso líder de um grupo rebelde.
Preso na rede micelial, Stamets encontra dois conhecidos. Michael luta com suas emoções após encontrar o Imperador.
Estranhas explosões de energia na extremidade da galáxia obrigam a Frota Estelar a designar o capitão Christopher Pike ao comando da Discovery para investigar.
Um novo sinal atrai a Discovery para um planeta distante habitado por descendentes de humanos sobreviventes de uma guerra travada na Terra há muitos séculos.
Uma divisão secreta da Frota Estelar tem de intervir em um tumulto no planeta natal klingon. Burnham recebe a visita de um parente em busca de respostas.
O buraco de minhoca leva Michael para um futuro distante. Lá, ela conhece um misterioso transportador de cargas chamado Book e descobre o que aconteceu com a Federação.
A Discovery chega ao século 32 e faz um pouso forçado em um mundo congelado. Enquanto a tripulação conserta a nave, Saru e Tilly exploram um povoado nas redondezas.
Michael e a tripulação da Discovery recebem uma mensagem, e Saru negocia uma trégua. Stamets conversa com Adira, uma pessoa com um passado peculiar.
Depois de meses reconectando com mundos distantes da Federação, a capitã Michael Burnham e a tripulação da USS Discovery é enviada para ajudar uma estação espacial danificada, uma missão aparentemente rotineira que revela a existência de uma nova ameaça aterrorizante.
Saru retorna para ajudar a USS Discovery a descobrir o mistério de uma nova força invulgarmente destrutiva. Enquanto Burnham lidera a tripulação, ela também deve encontrar uma maneira de ajudar Book a lidar com uma perda inimaginável.
Burnham e Tilly caçam o assassino de um oficial da Frota Estelar enquanto Stamets e a equipe de ciências correm contra o relógio para evitar que a anomalia mate mais alguém.
Capitão Burnham e a tripulação da U.S.S. Discovery são enviados para recuperar um artefato escondido em uma nave romulana de 800 anos – mas descobrem que eles não são os únicos na caçada.
Na última missão de Sarú como primeiro oficial da capitão Burnham, a equipe vai até um planeta que parece estar abandonado, para caçar o que pode ser o maior tesouro da galáxia.
Em Trill, capitão Burnham, Book e Culber devem passar por um teste para se provarem merecedores da próxima pista. Adira se reconecta a Gray e Sarú tem seu primeiro dia como embaixador.
A Discovery é aprisionada por uma esfera que pode ser inteligente. Uma transformação física afeta Saru, e Tilly é tomada por uma forma de vida hostil.
Michael acompanha Adira até Trill na tentativa de recuperar memórias de vidas passadas do seu simbionte. Saru organiza um jantar em uma noite de folga
Tilly e Adira lideram uma equipe de cadetes da Academia da Frota Estelar em uma missão de treino que toma um rumo perigoso. Enquanto isso, Burnham é arrastada para negociações tensas em Ni’Var.
A caminho da próxima pista, a U.S.S. Discovery é sabotada por uma arma misteriosa, deixando a capitão Burnham, Rayner, e Stamets como os únicos tripulantes que podem salvar a nave a tempo.