Van 1901 tot 1903 nam hij deel aan de Discovery-expeditie van Robert Falcon Scott en maakte hij voor het eerst kennis met Antarctica. Tijdens de terugtocht van hun sledetocht over het Ross-ijsplateau kreeg Shackleton scheurbuik en was hij zo verzwakt dat zijn twee metgezellen, Scott en Edward Adrian Wilson hem deels op de slee moesten voorttrekken. Bij aankomst in het expeditiekwartier op Hut Point besliste Scott om Shackleton met het eerste aflossingsschip huiswaarts te sturen, officieel om gezondheidsredenen. Shackleton, die overtuigd was dat hij nog een tweede overwintering op Antarctica aankon, ervoer zijn terugzenden, vooral door de publicatie van Scotts relaas van de expeditie, als een blamage. Hij nam zich voor zijn gelijk te halen door zelf een expeditie te organiseren.