クロスフィールド級宇宙艦。全長750.5メートル[18]。リング状の円盤部と三角形の第2船体、金色の塗装が特徴。300もの科学実験を同時に行える科学艦で、特に「活性マイセリウム胞子転移ドライブ」（胞子ドライブ）というトランスワープ技術の実験・運用を行っている。23世紀で唯一の胞子ドライブ搭載船のまま32世紀にタイムワープするため、いずれの時代でも特別に有用な存在となっている。「スタートレック:ディスカバリーに登場した種族」も参照

マイケル・バーナム

演 : ソネクア・マーティン＝グリーン（S1?S3：よのひかり、 S4-：本田貴子）

中佐→大佐（S4）→大将（S5 最終回）。当初は中佐で、U.S.S.シェンジョウNCC-1227の副長として登場。S1ではクリンゴン帝国との紛争の引鉄を引いたとして反逆罪に問われ、階級を剥奪された上で終身刑を宣告される。囚人護送中にU.S.S.ディスカバリーのガブリエル・ロルカ船長に戦時徴用されて同船にシルバーの制服の科学士官として乗務する。その後クリンゴン帝国の惑星連邦侵攻を食い止めた功績を評価され、恩赦を受け中佐に復帰する。

シーズン3では一時的に副長となりその後科学部門主任に降格されるも、最終話で大佐に昇進。シーズン4からはディスカバリーの船長となる。

数十年後と思われるシーズン5の最終回では大将に昇進し、ブックとの間に息子をもうけている。

幼少期に戦闘種族クリンゴン人に襲撃されて孤児となり、バルカン人のサレク大使に引き取られ、スポックの義理の姉となる。バルカン学習センターおよび科学アカデミーを卒業した初の地球人で、地球人の熱さとバルカン人の冷静さを併せ持つ。

鏡像宇宙ではI.S.S.シェンジョウの前船長で、テラン帝国のフィリッパ・ジョージャウ皇帝にゴミの山から拾われた養女。


ガブリエル・ロルカ

演 : ジェイソン・アイザックス（咲野俊介）

大佐。2256年、U.S.S.ディスカバリーの初登場時の船長。天才的な戦術家であり、微妙に南部訛りがある。好戦性を見せ、私室には多くの生物の標本を飾る。強い光に弱い光過敏症であるが、船長を務めたU.S.S.ブランを失った思い出だとして治療を避ける。高い能力を持つマイケルを戦時徴用しディスカバリーに乗船させる。

その正体は鏡像宇宙出身のもう一人のロルカ船長であり、そこではテラン帝国皇帝に反旗を翻す反逆者であり、光過敏症は鏡像宇宙のテラン人の特徴でもある。鏡像宇宙ではマイケルを利用して皇帝に近づき反乱を起こすも失敗し、皇帝に殺害される。(S1)


クリストファー・パイク

演 : アンソン・マウント（てらそままさき）

大佐。ジョージャウ船長に次いでU.S.S.ディスカバリーの船長となる。U.S.S.エンタープライズNCC-1701 の船長（カーク船長の前任）であったが、艦隊司令部からの特別指令を受けて、機能不全に陥ったU.S.S.エンタープライズからU.S.S.ディスカバリーの船長に転任する。エンタープライズの修復後はエンタープライズ船長に復職する。行動力がある有能なリーダーで、ユーモアのある台詞を好む真面目で責任感がある人物。艦隊司令部からの信頼は厚い。(S2)

パイクやスポックらのエンタープライズでの航海が『スタートレック:ストレンジ・ニュー・ワールド』で描かれる。


サルー

演 : ダグ・ジョーンズ（桐本拓哉）

中佐→大佐（S4）→連邦大使。U.S.S.シェンジョウ時代のマイケルの同僚。のちにU.S.S.ディスカバリー副長。S3では船長となるも辞して故郷に戻る。S4では大佐のままディスカバリーに戻り副長としてマイケルに仕える。技術的には後進的なケルピアン人でカミナー星の出身。ワープ技術を持つ捕食種族バウル人の通信機を盗んで発信したことで連邦の注意を惹き、当時大尉であったフィリッパ・ジョージャウに「艦隊の誓い」を厳守することを条件に艦隊にスカウトされる[注釈 3] 。

90もの言語を話すことができる。ケルピアン人は被捕食種族であり、強い警戒心と死の到来を感知するリスク神経を備えるため、当初はどこか臆病な性格であった。しかし「ヴァハライ」と呼ばれるリスク神経を失う生理的変化（死期だと思われていた）を体験した後には、ジョージャウ相手でもひるまない勇猛さを持ち合わせるようになる。プロデューサーによれば「スポックやデータに相当するキャラクター」とされている。

シーズン4でのマイケルを支える副長になるという立場は、かつて彼が描いていた未来でもあるためか、シーズン3までより自然で良好な関係を築けている。

シーズン5では連邦大使となり、ニバー星大統領トゥリナと結婚する。

鏡像宇宙ではI.S.S.シェンジョウ船上の名もない奴隷。


ポール・スタメッツ

演 : アンソニー・ラップ（川中子雅人）