Innovation notable de cette série Star Trek, l'introduction d'un deuxième vaisseau : l'USS Shenzhou. Primordial au déroulement de l'intrigue de Star Trek Discovery, il s'agit d'un autre engin spatial de la Fédération. A la différence du Discovery, le Shenzhou dispose d'un poste de pilotage installé sous la soucoupe centrale. Commandé par la capitaine Philippa Georgiou (Michelle Yeoh), le Shenzhou est aussi l'affectation du personnage principal de la série, la xénoanthropologue Michael Burnham (Sonequa Martin-Green). A son bord se trouve également le lieutenant Saru (Doug Jones), premier Kelpien en poste au sein de la Starfleet.
Signifiant "vaisseau divin" en mandarin, son nom est un emprunt direct à la vraie histoire de la conquête spatiale, puisqu'il s'agit du programme du premier vol habité par un taïkonaute (cosmonaute chinois). Un clin d'œil à la mission d'éclaireur confiée à l'équipage de la capitaine Georgiou, qui établit le premier contact avec la flotte klingon.