Structura și aspectul bisericilor bizantine au evoluat semnificativ în timpul istoriei de o mie de ani a acelui imperiu. Bisericile timpurii se bazau îndeaproape pe modele extrase din arhitectura civică și religioasă romană. Bisericile construite în anii de mijloc ai Imperiului Bizantin tindeau să urmeze un plan arhitectural unic, cu domuri mari și bogat decorate. Bisericile bizantine ridicate în anii de scădere ai imperiului erau adesea mai puțin bogat decorate și au început să aibă un zid de icoane.
Primele biserici bizantine au fost construite pe un model roman, deoarece Imperiul Bizantin era Imperiul Roman de Răsărit. Aceste biserici prezentau de obicei un aspect de bazilică. Acest tip de plan are două rânduri de coloane care separă parțial culoarele de-a lungul unei structuri dreptunghiulare și servesc, de asemenea, la susținerea acoperișului. O absidă curbată este de obicei situată la capătul bazilicii. Aripi au fost uneori adăugate acestei structuri, creând o formă cruciformă, dar erau în general mai scurte decât sala principală a bazilicii.
Pe măsură ce cultura Imperiului Bizantin a devenit mai cuprinzător greacă, a apărut un nou stil de biserică bizantină. Hagia Sofia, poate cea mai faimoasă clădire bizantină dintre toate, prezintă caracteristicile cheie ale acestui stil. În această biserică, există o cupolă centrală și patru aripi de lungime egală se îndreaptă de pe acel dom. Aceasta este o abatere substanțială de la un plan bazilic tradițional și a fost posibilă de progresele arhitecturale care au făcut posibilă construcția de cupole mai mari.
Arta religioasă din bisericile bizantine a folosit de obicei materiale bogate pentru a decora cele mai vizibile suprafețe. Bisericile din regiunile bogate ar fi acoperite în întregime de mozaicuri, o artă la care bizantinii excelau. Cioburile de sticlă și foile de aur au fost folosite împreună pentru a crea culori vii și pentru a spori impactul luminii care a fost permisă în bisericile bizantine prin construcția îmbunătățită a cupolei. Marmura și alte materiale scumpe au fost folosite pentru a face bisericile mai frumoase și, deși unele biserici prezentau fresce religioase, mozaicurile au fost preferate.
Lucrările de artă din bisericile bizantine descriu de obicei figuri religioase stilizate. Aceste figuri au fost menite să transmită un mesaj simbolic și spiritual, mai degrabă decât să descrie cu precizie forma umană. Bisericile timpurii, cum ar fi San Vitale din Ravenna, au reprezentat uneori figuri umane recunoscute, dar acest lucru a devenit mult mai puțin comun în anii următori. Reprezentarea formei umane, chiar și din motive religioase, a fost controversată în biserica bizantină, iar o perioadă de iconoclasm a început în anii 700, în timpul căreia multă artă bisericească a fost distrusă. Bisericile ridicate în această perioadă nu erau de obicei ornamentate cu imagini ale ființelor umane, chiar și stilizate.
În anii de scădere ai Imperiului, icoanele au fost din nou îmbrățișate. Bisericile bizantine construite în ultimele secole ale Imperiului Bizantin nu numai că prezentau imagini religioase pe pereții lor, dar adăugau un zid de icoane în fața bisericii. Acest zid a ajuns să fie acoperit în întregime cu icoane bizantine, pictate în maniera stilizată care se dezvoltase cu secole mai devreme. Decorarea bisericii în această perioadă a fost în general mai puțin fastuoasă, deoarece averea Imperiului se estompează.