Après avoir répondu à un signal de détresse de l'U.S.S. Enterprise, la saison 2 retrouve l'équipage de l'U.S.S. Discovery s'associe au capitaine Christopher Pike dans une nouvelle mission pour enquêter sur sept mystérieux signaux rouges et sur l'apparition d'un être inconnu appelé l'ange rouge. Alors que l'équipage doit travailler ensemble pour démêler leur signification et leur origine, Michael Burnham est obligé de faire face à son passé avec le retour de son frère séparé, Spock.
Épisode 1
D'étranges salves d'énergie émises aux confins de la galaxie poussent Starfleet à nommer le capitaine Pike à la tête du Discovery afin de mener l'enquête.
Épisode 2
Un nouveau signal attire le Discovery sur une planète lointaine. Ceux qui y vivent descendent des survivants d'une guerre ayant éclatée sur Terre des siècles plus tôt.
Épisode 3
Des ennuis dans le monde klingon nécessitent l'intervention d'une branche secrète de la Starfleet. Burnham héberge un membre de sa famille en quête de réponses.
Épisode 4
Une sphère qui pourrait être dotée d'intelligence prend Discovery au piège, tandis que Saru subit une transformation physique troublante, et que Tilly se fait posséder.
Épisode 5
Le Discovery entame une dangereuse mission pour sauver Tilly du réseau mycélien avec l'aide de vieux amis de la Section 31.
Épisode 6
Une nouvelle explosion rouge près de Kaminar, la terre natale de Saru, entraîne le Discovery dans un affrontement avec les Ba'ul, l'espèce dominante de cette planète.
Épisode 7
Burnham part à la recherche de Spock sur Vulcain, tandis que Pike et Tyler enquêtent sur une faille temporelle apparue après le réveil de l'Ange Rouge.
Épisode 8
Burnham emmène Spock sur Talos IV dans l'espoir que les mystérieux habitants de cette planète puissent restaurer la mémoire de son frère. Pike défie la Section 31.
Épisode 9
L'équipage du Discovery aide l'amiral Cornwell à arrêter un leader de la Section 31, tandis que Spock tente de comprendre pourquoi il est la cible de l'Ange rouge.
Épisode 10
Après une révélation déconcertante concernant l'origine de l'Ange rouge, l'équipage du Discovery élabore un plan pour le capturer... en risquant la vie de Michael.
Épisode 11
Starfleet tente par tous les moyens d'empêcher le Contrôle d'accéder aux données de la sphère, une action aux conséquences dévastatrices.
Épisode 12
Un nouveau signal attire le Discovery sur Boreth, la lune klingonne, où une précieuse ressource donne à Pike un étonnant aperçu du futur.
Épisode 13
Avec l'armada de la Section 31 à ses trousses, l'équipage du Discovery abandonne le vaisseau tandis que Michael propose une mission qui pourrait bien être la dernière.
Épisode 14
Spock et Michael parviennent enfin à s'entendre, tandis que les possibilités se réduisent pour le capitaine Pike, qui est confronté à de puissantes forces.