Ti år før Kirk, Spock og USS Enterprise drar ut på sine ekspedisjoner er USS Discovery den amerikanske stjerneflåtens utsending til ukjente verdener og livsformer i universets fjerneste avkroker. Ombord på skipet er blant andre førsteoffiser og vitenskapskvinne Michael Burnham, Saru, førsteoffiser og kelpien, og skipets kaptein, Gabriel Lorca. I tredje sesong lander USS Discovery i en ugjenkjennelig verden tusen år inn i fremtiden, etter å ha fulgt kommandør Michael Burnham inn i et ormehull. Starfleet og Federation er på randen av kollaps på grunn av en katastrofal hendelse kalt «The Burn», og Discovery-mannskapet må, ved hjelp av sine nye allierte, Book og Adira, avdekke hva som forårsaket The Burn.
