Der Auftakt der fünften und letzten Staffel beginnt mitten im Geschehen: Captain Michael Burnham klammert sich an ein außer Kontrolle geratenes Schiff, dessen Warpblase zu bersten droht. Eine Rückblende um vier Stunden führt zu einer Feier anlässlich des 1000-jährigen Bestehens der Föderation.
Kovich beauftragt Burnham mit einer geheimen „Roten Direktive“ – einem Auftrag, der selbst vor Admiral Vance verborgen bleibt: Von einem verlassenen romulanischen Schiff soll ein rätselhaftes Artefakt geborgen werden. Doch Burnhams Team stellt fest, dass die Plünderer Moll und L'ak ihnen zuvorgekommen sind und das Objekt – ein altes Tagebuch – bereits entwendet haben.
Bei der Verfolgung trifft Burnham auf Captain Rayner, einen seit 30 Jahren gedienten Sternenflotten-Veteranen, dessen schroffe, unkonventionelle Art immer wieder mit Burnhams Vorgehen kollidiert. Als die fliehenden Plünderer einen verheerenden Erdrutsch auslösen, müssen Rayners Schiff und die Discovery ihre Differenzen beiseitelegen und gemeinsam eine Siedlung vor der Katastrophe bewahren.
Am Ende enthüllt Kovich die Tragweite des Fundes: Das Tagebuch birgt Hinweise auf die Progenitoren – jene uralten Wesen, die einst humanoides Leben in der ganzen Galaxie ausgesät haben. Die in ihm verborgene Spur zu einer mächtigen Progenitoren-Technologie macht seine Bergung zur zentralen Aufgabe und legt den roten Faden für die finale Staffel.