Η δομή και η εμφάνιση των βυζαντινών εκκλησιών εξελίχθηκε σημαντικά κατά τη διάρκεια της χιλιετούς ιστορίας αυτής της αυτοκρατορίας. Οι πρώτες εκκλησίες βασίζονταν στενά σε μοτίβα που προέρχονταν από τη ρωμαϊκή αστική και θρησκευτική αρχιτεκτονική. Οι εκκλησίες που χτίστηκαν κατά τα μέσα της Βυζαντινής Αυτοκρατορίας τείνουν να ακολουθούν ένα μοναδικό αρχιτεκτονικό σχέδιο με μεγάλους και πλούσια διακοσμημένους τρούλους. Οι βυζαντινές εκκλησίες που ανεγέρθηκαν κατά τα χρόνια της υποχώρησης της αυτοκρατορίας ήταν συχνά λιγότερο πλούσια διακοσμημένες και άρχισαν να εμφανίζουν έναν τοίχο με εικόνες.
Οι πρώτες βυζαντινές εκκλησίες χτίστηκαν με ρωμαϊκό πρότυπο, καθώς η Βυζαντινή Αυτοκρατορία ήταν η Ανατολική Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία. Αυτές οι εκκλησίες τυπικά είχαν διάταξη βασιλικής. Αυτός ο τύπος κάτοψης διαθέτει δύο σειρές κολώνων που χωρίζουν μερικώς διαδρόμους κατά μήκος της πλευράς μιας ορθογώνιας δομής και χρησιμεύουν επίσης για τη στήριξη της οροφής. Μια καμπύλη αψίδα βρίσκεται συνήθως στο τέλος της βασιλικής. Μερικές φορές προστέθηκαν φτερά σε αυτή τη δομή, δημιουργώντας ένα σταυροειδές σχήμα, αλλά ήταν γενικά μικρότερα από την κύρια αίθουσα της βασιλικής.
Καθώς ο πολιτισμός της Βυζαντινής Αυτοκρατορίας έγινε πιο διεξοδικά ελληνικός, προέκυψε ένα νέο στυλ βυζαντινής εκκλησίας. Η Αγία Σοφία, ίσως το πιο διάσημο βυζαντινό κτίριο από όλα, αναδεικνύει τα βασικά χαρακτηριστικά αυτού του στυλ. Σε αυτήν την εκκλησία, υπάρχει ένας κεντρικός τρούλος και τέσσερις πτέρυγες ίσου μήκους οδηγούν από αυτόν τον θόλο. Αυτή είναι μια ουσιαστική απόκλιση από ένα παραδοσιακό σχέδιο βασιλικής και έγινε δυνατή χάρη στην αρχιτεκτονική πρόοδο που κατέστησε δυνατή την κατασκευή μεγαλύτερων τρούλων.
Η θρησκευτική τέχνη στις βυζαντινές εκκλησίες χρησιμοποιούσε συνήθως πλούσια υλικά για να διακοσμήσει τις περισσότερες ορατές επιφάνειες. Οι εκκλησίες σε πλούσιες περιοχές θα καλύπτονταν εξ ολοκλήρου από ψηφιδωτά, μια τέχνη στην οποία διέπρεψαν οι Βυζαντινοί. Γυάλινα θραύσματα και φύλλα χρυσού χρησιμοποιήθηκαν μαζί για να δημιουργήσουν ζωντανά χρώματα και να ενισχύσουν την επίδραση του φωτός που επετράπη στις βυζαντινές εκκλησίες λόγω της βελτιωμένης κατασκευής θόλου. Μάρμαρο και άλλα ακριβά υλικά χρησιμοποιήθηκαν για να κάνουν τις εκκλησίες πιο όμορφες, και παρόλο που μερικές εκκλησίες είχαν θρησκευτικές τοιχογραφίες, προτιμήθηκαν ψηφιδωτά.
Τα έργα τέχνης σε βυζαντινές εκκλησίες απεικόνιζαν συνήθως τυποποιημένες θρησκευτικές μορφές. Αυτές οι φιγούρες είχαν σκοπό να μεταφέρουν ένα συμβολικό και πνευματικό μήνυμα, παρά να απεικονίσουν με ακρίβεια την ανθρώπινη μορφή. Οι πρώτες εκκλησίες, όπως το San Vitale στη Ραβέννα, μερικές φορές απεικόνιζαν αναγνωρίσιμες ανθρώπινες μορφές, αλλά αυτό έγινε πολύ λιγότερο κοινό στα επόμενα χρόνια. Η απεικόνιση της ανθρώπινης μορφής, ακόμη και για θρησκευτικούς λόγους, ήταν αμφιλεγόμενη στη βυζαντινή εκκλησία και μια περίοδος εικονομαχίας ξεκίνησε τη δεκαετία του 700, κατά την οποία καταστράφηκε μεγάλη εκκλησιαστική τέχνη. Οι εκκλησίες που ανεγέρθηκαν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου δεν ήταν τυπικά διακοσμημένες με εικόνες ανθρώπων, ακόμη και τυποποιημένες.
Στα φθίνουσα χρόνια της Αυτοκρατορίας, οι εικόνες αγκαλιάστηκαν για άλλη μια φορά. Οι βυζαντινές εκκλησίες που χτίστηκαν τους τελευταίους αιώνες της Βυζαντινής Αυτοκρατορίας όχι μόνο παρουσίαζαν θρησκευτικές εικόνες στους τοίχους τους, αλλά πρόσθεσαν έναν τοίχο με εικόνες στο μπροστινό μέρος της εκκλησίας. Αυτός ο τοίχος καλύφθηκε εξ ολοκλήρου από βυζαντινές εικόνες, ζωγραφισμένες με τον τυποποιημένο τρόπο που είχε αναπτυχθεί αιώνες νωρίτερα. Η διακόσμηση της εκκλησίας κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου ήταν γενικά λιγότερο πλούσια, καθώς οι περιουσίες της Αυτοκρατορίας εξασθένιζαν.