A Cheyenne tervet 2338-ban hagyták jóvá, felderítőhajóként, a New Orleans osztályú fregattok és a készülő Galaxy és Nebula osztályú kutatóhajók ellenpontjaként. A többi felderítőhajóhoz hasonlóan a Cheyenne-t valamelyest gyorsabbnak akarták, mint a kortársai, hogy mindig egy flotta előtt utazhasson. Éppen ezért a Cheyenne-nek 4 hajtómű gondolája van, hasonlóan a jóval korábbi Constellation osztályhoz. De a Cheyenne-nel nem volt minden rendben. A Csillagflottának csak korlátozott tapasztaltai voltak a 4 gondolás tervezésben. Ezeket a problémákat végül leküzdötték, és a USS Cheyenne a kísérletek alatt a 9.4-es fokozatot is elérte. Azonban a Galaxy terveiben a kitűzött maximális sebesség 9.6-os fokozat volt. Már túl késő volt a további fejlesztésekhez, így a Csillagflotta végül erőltette, hogy egy olyan felderítő kerüljön szolgálatban, amely esetlegesen lassabb, mint azok a hajók, amelyekkel együtt dolgozik.

Számos próbálkozás volt arra, hogy a Cheyenne sebességét 9.7-es fokozatra növeljék, de problémák adódtak a szubtér-mező geometriával. Ez hozható összefüggésbe egy teszttel, amelyet a USS Ahwahnee-n végeztek, amikor is egy új számítógép-vezérlő rendszert próbáltak ki, és az első tesztrepülésen a hajó egy féreglyuk-effektust hozott létre. Habár az Ahwahnee és legénysége megmenekült, a szubtéri feszültség számos törést okozott a gondolák tartóján. A hajó több mint egy évig volt űrdokkban, amíg kijavították a hibákat. A Csillagflotta 2352-ben felfüggesztette az osztály hajóinak gyártását.

A Cheyenne viszonylag kis sebessége és megjelenése miatt leginkább egy fregatt szerepében működött. Mivel nem erre a feladatra tervezték a hajóknak igen kicsi volt a hatékonysága. Amikor elkészültek a fejlesztett felderítőhajók, mint pl. az Intrepid, a Cheyenne-t kivonták a szolgálatból. Az Alfa Kvadránsban bekövetkezett események miatt ezt a döntést visszavonták, és a Cheyenne-k kisebb szerepet is játszottak a közelmúlt konfliktusaiban. A legfontosabb talán a Wolf 359-nél bekövetkezett csata volt, amelyben a USS Ahwahnee elpusztult.