Struktura i wygląd kościołów bizantyjskich ewoluowała znacząco w ciągu tysiącletniej historii tego imperium. Wczesne kościoły opierały się ściśle na wzorach zaczerpniętych z rzymskiej architektury obywatelskiej i sakralnej. Kościoły budowane w środkowych latach Cesarstwa Bizantyjskiego miały zazwyczaj unikalny plan architektoniczny z dużymi i bogato zdobionymi kopułami. Kościoły bizantyjskie wznoszone w schyłkowych latach cesarstwa były często mniej bogato zdobione i zaczęły pojawiać się na ścianie ikon.
Pierwsze kościoły bizantyjskie zostały zbudowane na wzór rzymski, ponieważ Cesarstwo Bizantyjskie było Cesarstwem Wschodniorzymskim. Kościoły te charakteryzowały się zazwyczaj układem bazylikowym. Ten typ rzutu zawiera dwa rzędy kolumn, które częściowo oddzielają nawy wzdłuż boku prostokątnej konstrukcji, a także służą do podtrzymywania dachu. Zakrzywiona apsyda znajduje się zwykle na końcu bazyliki. Czasami do tej budowli dodawano skrzydła, tworząc kształt krzyża, ale generalnie były one krótsze niż główna sala bazyliki.
Gdy kultura Bizancjum stała się bardziej grecka, pojawił się nowy styl kościoła bizantyjskiego. Hagia Sophia, być może najsłynniejszy budynek bizantyjski ze wszystkich, prezentuje kluczowe cechy tego stylu. W tym kościele znajduje się centralna kopuła, z której odchodzą cztery skrzydła równej długości. Jest to znaczne odejście od tradycyjnego planu bazyliki i było możliwe dzięki postępowi architektonicznemu, który umożliwił budowę większych kopuł.
Sztuka religijna w kościołach bizantyjskich zazwyczaj wykorzystywała bogate materiały do dekorowania najbardziej widocznych powierzchni. Kościoły w bogatych regionach byłyby całkowicie pokryte mozaikami, sztuką, w której celowali Bizantyjczycy. Odłamki szkła i płatki złota zostały użyte razem, aby stworzyć żywe kolory i wzmocnić wpływ światła, które zostało wpuszczone do bizantyjskich kościołów dzięki ulepszonej konstrukcji kopuły. Do upiększania kościołów użyto marmuru i innych drogich materiałów i chociaż niektóre kościoły zdobiły freski religijne, preferowano mozaiki.
Grafika w kościołach bizantyjskich przedstawiała zazwyczaj stylizowane postacie religijne. Postacie te miały nieść przesłanie symboliczne i duchowe, a nie precyzyjnie przedstawiać ludzką postać. Wczesne kościoły, takie jak San Vitale w Rawennie, czasami przedstawiały rozpoznawalne postacie ludzkie, ale w późniejszych latach stało się to znacznie mniej powszechne. Przedstawienie ludzkiej postaci, nawet z powodów religijnych, było kontrowersyjne w bizantyńskim kościele, aw latach siedemdziesiątych rozpoczął się okres ikonoklazmu, podczas którego wiele dzieł sztuki kościelnej zostało zniszczonych. Kościoły wznoszone w tym okresie zazwyczaj nie były zdobione wizerunkami ludzi, nawet stylizowanymi.
W schyłkowych latach cesarstwa ikony zostały ponownie przyjęte. Kościoły bizantyjskie zbudowane w ostatnich stuleciach Cesarstwa Bizantyjskiego nie tylko miały na ścianach obrazy religijne, ale także dodał ścianę ikon z przodu kościoła. Ściana ta została całkowicie pokryta bizantyńskimi ikonami, malowanymi w stylizowany sposób, który rozwinął się wieki wcześniej. Dekoracja kościelna w tym okresie była generalnie mniej bogata, ponieważ fortuny Cesarstwa bledły.