惑星連邦の辺境を調査していたUSSシェンジョウは、未知の物体に遭遇。副長のマイケルはかつてない試練に直面し、対応策を巡って信頼する船長と対立してしまう。

クリンゴン艦に遭遇したUSSシェンジョウは、多数の応援船が集結する中、クリンゴンと交渉を試みる。命令違反で拘束されたマイケルはバルカン式の教育を振り返り、事態解決の道を探る。

終身刑を宣告され護送中のマイケルはUSSディスカバリーに拾われる。ロルカ船長の命令で機関部に配属されるが、数々の謎に疑問を抱き、密かに船の秘密を調べ始める。

クリンゴンとの戦争で劣勢に立たされる惑星連邦。マイケルはディスカバリーで新しい任務を与えられるが、それはこの戦争の趨勢を左右する重大な研究だった。

クリンゴンに捕らえられたロルカの救出を急ぐサルーは冷静さを失い、マイケルはスタメッツらと協力して打開策を考える。一方、ロルカは監房でアッシュ・タイラー大尉と悪名高いハリー・マッドに出会う。

保安主任に起用されたタイラーとの距離感に戸惑うクルーたち。一方、マイケルはサレクが瀕死の危機にあることを察知し、ロルカに救出を要請する。そして突然現れたコーンウェル提督はロルカの戦術に疑問を呈する。

ディスカバリーの乗組員が船内パーティーで盛り上がる中、ロルカに復讐を誓うハリー・マッドが船に侵入する。巧妙なトリックで船員たちを翻弄するマッドに対し、スタメッツだけが真相に気づく。

遮蔽技術を有するクリンゴンに苦戦する宇宙艦隊。ディスカバリーはそれを無効化する術を求め、とある惑星に目をつける。マイケル、サルー、タイラーの3人が重大任務を遂行することに。

クリンゴンの遮蔽装置を見破り戦争に勝利するため、ロルカは宇宙艦隊の指示に背いて賭けに打って出る。前代未聞の作戦にスタメッツは当惑し、マイケルとタイラーは危険な潜入に挑む。

胞子ドライブでのジャンプの事故で平行宇宙に放り出されたディスカバリー。未知の領域で乗組員たちは一丸となって元の宇宙へ戻る方法を探すが、そこでは予想外のことが次々に起こっていた。

テラン帝国で偽装を続けるマイケルは反乱軍の基地に潜入するが、そこで予想外の事態を招いてしまう。ディスカバリーではティリーが、衰弱しているスタメッツの回復に全力を挙げていた。

テランの皇帝の正体に衝撃を受けたマイケルは、皇帝の呼び出しでロルカを連れて宮廷船に向かう。予期せぬ助けを得たスタメッツは遂に意識を取り戻すが、ジャンプに使う胞子網に危機が迫っていた。

ロルカは皇帝に対し再びクーデターを起こし、マイケルを仲間に引き入れようとする。それを拒否するマイケルは、ディスカバリーと連絡を取り、元の宇宙に戻るため反撃を開始する。

ディスカバリーは無事に元の宇宙に戻るが、クリンゴンとの戦争は惑星連邦の敗北に傾きつつあった。戦局を一変させるため、マイケルは連れてきた皇帝に助言を求めるが、皇帝は裏で過激な手を企てていた。

皇帝が戦争を終結させる計画の指揮を執るが、マイケルたちはその破滅的な計画の真相を知り阻止を試みる。過去の過ちを断ち切り、マイケルは自身が引き起こした戦争を終わらせられるだろうか―。

エンタープライズのパイク船長が、ディスカバリーの船長として転任。突如宇宙に出現した謎の信号の調査を始めるが、マイケルは義弟スポックがそれに関係する調査を既に行っていたことに気づく。

スポックの現状を知り愕然とするマイケル。一方、再び出現した信号を調査するディスカバリーは、宇宙の果ての惑星に辿り着く。そこには赤い天使に導かれ200年前に地球の核戦争を逃れて来た人々の子孫がいた…。

息子スポックに会えなかったアマンダがマイケルを訪れ、子供2人の確執を知る。一方、クリンゴン帝国ではルレルが総裁となっていたが、タイラーや彼らの子供までもが権力闘争に巻き込まれてゆく。

謎の球体に捕まったディスカバリー。死に瀕した球体は彼らに10万年分の記録データを渡すが、その影響でサルーに深刻な変化が訪れる。さらにティリーが胞子のネットワークに飲み込まれてしまう。

スポックのシャトルを追う中で、マイケルはセクション31に所属するジョージャウとタイラーに再会する。一方ネットワークに囚われたティリーの救出作戦は困難を極めるが、思わぬ人物も助けることに…。

サルーの故郷近くで新たな信号が観測される。宇宙艦隊の規則でサルーは故郷に干渉出来なかったが、球体のデータから彼の種族ケルピアンの驚くべき真実を知り、種族を救おうと戦う。そこに赤い天使も現れて…。

信号と赤い天使が消えた跡の空間を調べるパイクとタイラーは、謎の探査機の襲撃を受ける。スタメッツの活躍で事なきを得るが、エアリアムに影響が出てしまう。一方マイケルは、遂にスポックと再会する。

スポックの心の治療のためマイケルは危険を冒してタロス4号星へ行き、お互いの秘密の記憶を知り合う。同じ頃、2人の捕獲か保護かを巡りセクション31とディスカバリーの競争が始まっていた。

コーンウェル提督がディスカバリーに内密な相談を持ちかける。それを糸口に、敵の正体とその恐るべき目的が判明するが、その敵に操られたエアリアムがマイケルたちに攻撃を仕掛ける。

大切なクルーを失い、惑星連邦を脅かすコントロールへの対策を話し合うディスカバリーの面々。セクション31と協力して赤い天使を捕獲しようとするが、危険を冒したマイケルが見たその意外な正体は…。

赤い天使が残した記録から、マイケルは家族を襲った悲劇と宇宙の恐ろしい未来を知る。一方、体を乗っ取られたリーランドは球体のデータをセクション31に移そうとするが、ジョージャウが正体を見抜く。

成長したタイラーの息子から試練を与えられたパイクは、宇宙の未来を守るため究極の選択を迫られる。一方マイケルとスポックは、罠を仕掛けてコントロールを閉じ込めようとするが反撃に遭う。

球体のデータをコントロールに渡すまいと、マイケルたちはティリーの友人の協力で、ディスカバリーごと未来に送ろうと計画する。しかしリーランドが率いる艦隊との決戦が迫っていた。

数で押され不利な状況に陥るディスカバリーとエンタープライズだが、そこに意外な援軍が駆けつけてくる。そして未来へ旅立つマイケルには、スポックとの別れの時が近づいていた。

マイケルは未来にたどり着くが、ディスカバリーはまだ到着していないようだった。彼女は遭遇したクイジャン人のブックから、惑星連邦が崩壊したという衝撃的な事実を告げられる。

不時着したディスカバリーを修理するためサルーとティリーが下船。現地の支配者に襲われかけるが、ジョージャウが間一髪2人を助ける。その後ディスカバリーはついにマイケルと合流する。

入手した惑星連邦提督のメッセージを元に、ディスカバリーは連邦を離脱した地球に向かう。軌道上で待機するディスカバリーと地球連合防衛軍とのにらみ合いが始まった。

調査のため乗船しそのままクルーとして迎えたアディラの記憶を取り戻すため、ディスカバリーはトリル星へ。彼女の記憶から、規模を縮小した連邦本部の座標を手に入れるが…。

ディスカバリーは惑星連邦本部にたどり着くが、現提督のヴァンスは彼らを不審に思い、離散させようとする。マイケルとサルーはそれを防ぐため、ある提案を試みる。

ディスカバリーは未来の装備に換装し、連邦と敵対するエメラルド・チェーンとの戦いに備える。一方ブックの行方が分からなくなったマイケルは、命令を無視しジョージャウと捜索に向かうが…。

降格しながらも"大火"の原因に近づいたマイケルは確たる証拠を求めて、バルカンとロミュランが統一したニバーへ向かう。彼女はそこで思いがけない人物と再会を果たすことに…。

"大火"の影響で荒廃したブックの故郷にやって来たディスカバリーは、そこでエメラルド・チェーンと交戦状態に突入する。一方、ジョージャウの不調が深刻化しつつあった。

ジョージャウの症状の原因が判明し、マイケルは彼女を治すためにダナス5号星に向かう。そこでジョージャウは再び鏡像世界へと渡るが…？

鏡像世界のマイケルを改心させ再びテラン帝国で辣腕をふるうジョージャウ。だが結局裏切りに遭い、同士討ちとなったが…？

ディスカバリーは座礁したケルピアン船から生命反応を発見。救助に向かい、そこで"大火"の原因を特定する。一方エメラルド・チェーンのオサイラーに不意を突かれ、ディスカバリーは制圧されてしまう。

オサイラーは惑星連邦本部に乗り込み、ヴァンス提督と会談を行う。その間にディスカバリーを追いかけたマイケルとブック、ティリー指揮の下で自由になったクルーたちが反撃準備をしていた。

ディスカバリーのクルーは決死の反撃で船を取り戻し、オサイラーを倒す。そしてスカールと共に残ったサルーたちの救出へ向かう…。

船長となったマイケルはある宇宙基地の救難メッセージを受けて救助に向かうが、そこで自身の危うさを知る。一方ブックは故郷に戻っていたところ、予期せぬ事態に遭遇し…。

基地とブックの故郷を破壊した重力異常を調査すべく、ディスカバリーはデータ収集に臨む。しかし調査のためには、精神状態の不安定なブックの力を借りねばならず…。

連邦船が襲われる事件が多発し、ついに艦隊士官に死者が出た。その犯人がクワト・ミラットのシスターであったため、マイケルは再び母親と対面する。

ニバーの惑星連邦再加盟に向けた会談が行われるが、話は一筋縄ではいかない。一方、人生に迷いを感じていたティリーは、自分の意外な才能を発見し…。

調査の結果、惑星を破壊していた重力異常のDMAは人工物であると推測された。そのDMAが居住者のいる小惑星帯へ動き出したため、ディスカバリーは救助に向かう。

ディスカバリーは調査のため、DMAによって生じた亜空間に飛び込む。また、ディスカバリーのコンピューターであるゾーラは、生命体に進化したことで戸惑いを覚えていた。

惑星連邦本部でDMAおよびその創造者テン・シーへの対策会議が開かれるが、タルカが主張するDMA破壊の強硬派と平和的アプローチ派で真っ二つに分かれてしまい…。

ブックとタルカはDMA破壊のため独自行動を起こした。マイケルはテン・シーの情報を集めつつ、ブックたちの行方を追うことに。

マイケルとブックの関係を危惧したヴァンス提督は、彼女の補佐としてナーン中佐を送り込む。タルカによってDMAは破壊されるが、そこに新たなDMAが現れ…。

DMAは地球やニバーの近くへ移動していた。逃げ延びたブックはエメラルドチェーンの労働キャンプにたどり着き、そこでタルカの過去を知る。

テン・シーとのファーストコンタクトを成功させるため、マイケルは彼らが過去に住んでいた惑星に向かう。そこで彼らはテン・シーの奇妙な生態に気づき…。

ついにテン・シーと接触したディスカバリー。対話は上手く進んでいたが、裏で動いていたタルカらの行動ですべてが水泡に帰し…。

惑星連邦と宇宙艦隊が避難活動に総力を挙げる中、マイケルたちはテン・シーとの対話に最後の希望を見出し、タルカの行方を追う。