Fra 1901 deltok han som fenrik i Robert F. Scotts første ekspedisjon til Antarktis, Discovery-ekspedisjonen. Til tross for at han pådro seg forfrysninger, skrev Barne ned rikelig med notater i løpet av de tre årene ekspedisjonen pågikk, både om generelle forhold og sine spesialfelt, magnetometri og dybdelodding. Scott verdsatte høyt hans evne til å roe gemyttene når stemningen ble anspent.