La estructura y el aspecto de las iglesias bizantinas evolucionaron significativamente durante los mil años de historia de ese imperio. Las primeras iglesias se basaban estrechamente en patrones extraídos de la arquitectura cívica y religiosa romana. Las iglesias construidas durante los años intermedios del Imperio Bizantino tendieron a seguir un plan arquitectónico único con cúpulas grandes y ricamente decoradas. Las iglesias bizantinas erigidas durante los últimos años del imperio a menudo estaban menos ricamente decoradas, y comenzaron a presentar una pared de iconos.
Las primeras iglesias bizantinas se construyeron sobre un modelo romano, ya que el Imperio Bizantino era el Imperio Romano del Este. Estas iglesias típicamente presentaban un diseño basilical. Este tipo de planta cuenta con dos hileras de columnas que separan parcialmente los pasillos a lo largo del costado de una estructura rectangular y también sirven para sostener el techo. Un ábside curvo generalmente se encuentra al final de la basílica. A veces se agregaban alas a esta estructura, creando una forma cruciforme, pero generalmente eran más cortas que la sala principal de la basílica.
A medida que la cultura del Imperio bizantino se volvió más griega, surgió un nuevo estilo de iglesia bizantina. Hagia Sophia, quizás el edificio bizantino más famoso de todos, muestra las características clave de este estilo. En esta iglesia, hay una cúpula central, y cuatro alas de igual longitud salen de esa cúpula. Esta es una desviación sustancial del plan basilical tradicional y fue posible gracias a los avances arquitectónicos que hicieron posible la construcción de cúpulas más grandes.
El arte religioso en las iglesias bizantinas generalmente emplea materiales ricos para decorar las superficies más visibles. Las iglesias en las regiones ricas estarían cubiertas por completo de mosaicos, un arte en el que sobresalieron los bizantinos. Fragmentos de vidrio y pan de oro se usaron juntos para crear colores vivos y para mejorar el impacto de la luz que se permitía en las iglesias bizantinas mediante la construcción mejorada de la cúpula. Se utilizaron mármol y otros materiales caros para hacer que las iglesias fueran más bellas, y aunque algunas iglesias presentaban frescos religiosos, se prefirieron los mosaicos.
Las obras de arte en las iglesias bizantinas generalmente representaban figuras religiosas estilizadas. Estas figuras estaban destinadas a transmitir un mensaje simbólico y espiritual, en lugar de representar con precisión la forma humana. Las primeras iglesias, como San Vitale en Ravenna, a veces representaban figuras humanas reconocibles, pero esto se volvió mucho menos común en los años posteriores. La representación de la forma humana, incluso por razones religiosas, fue controvertida en la iglesia bizantina, y comenzó un período de iconoclasia en los años 700, durante el cual se destruyó gran parte del arte de la iglesia. Las iglesias erigidas durante este período generalmente no estaban ornamentadas con imágenes de seres humanos, incluso estilizadas.
En los últimos años del Imperio, los íconos fueron abrazados una vez más. Las iglesias bizantinas construidas en los últimos siglos del Imperio bizantino no solo presentaban imágenes religiosas en sus paredes, sino que agregaban una pared de iconos en la parte delantera de la iglesia. Este muro llegó a estar completamente cubierto de iconos bizantinos, pintados de la manera estilizada que se había desarrollado siglos antes. La decoración de la iglesia durante este período fue generalmente menos lujosa, ya que las fortunas del Imperio se estaban desvaneciendo.