Struktura in videz bizantinskih cerkva sta se v tisočletni zgodovini tega cesarstva močno razvila. Zgodnje cerkve so temeljile na vzorcih rimske civilne in verske arhitekture. Cerkve, zgrajene v srednjih letih Bizantinskega cesarstva, so sledile edinstvenemu arhitekturnemu načrtu, ki je vseboval velike in bogato okrašene kupole. Bizantinske cerkve, postavljene v letih cesarstva, so bile pogosto manj bogato okrašene in so začele krasiti stene ikon.
Prve bizantinske cerkve so bile zgrajene po rimskem vzoru, saj je bil Bizantinski imperij Vzhodno rimsko cesarstvo. Te cerkve so bile običajno zasnovane v baziliki. Ta vrsta tlorisa ima dve vrsti stebrov, ki delno ločujejo prehode ob strani pravokotne konstrukcije in služijo tudi za podporo strehi. Ukrivljena apsida se običajno nahaja na koncu bazilike. Tej strukturi so včasih dodali krila, ki so ustvarila križno obliko, vendar so bila na splošno krajša od glavne dvorane bazilike.
Ko je kultura Bizantinskega cesarstva postala bolj grška, se je pojavil nov slog bizantinske cerkve. Hagia Sophia, morda najbolj znana bizantinska zgradba od vseh, prikazuje ključne značilnosti tega sloga. V tej cerkvi je osrednja kupola, od katere vodijo štiri enako dolga krila. To je bistven odmik od tradicionalnega načrta bazilike in ga je omogočil arhitekturni napredek, ki je omogočil gradnjo večjih kupol.
Verska umetnost v bizantinskih cerkvah je običajno uporabljala bogate materiale za okrasitev najbolj vidnih površin. Cerkve v bogatih regijah bi bile v celoti pokrite z mozaiki, umetnostjo, v kateri so bili Bizantinci blesteči. Stekleni drobci in zlati listi so bili uporabljeni skupaj za ustvarjanje živih barv in za povečanje vpliva svetlobe, ki je bila v bizantinske cerkve dovoljena z izboljšano konstrukcijo kupole. Za lepše cerkve so uporabljali marmor in druge drage materiale, in čeprav so nekatere cerkve vsebovale verske freske, so imeli prednost mozaiki.
Umetnine v bizantinskih cerkvah so običajno upodabljale stilizirane verske figure. Te figure so bile namenjene posredovanju simbolnega in duhovnega sporočila, ne pa natančnemu prikazu človeške oblike. Zgodnje cerkve, kot je San Vitale v Ravenni, so včasih upodabljale prepoznavne človeške figure, vendar je to v kasnejših letih postalo veliko manj pogosto. Upodobitev človeške oblike, tudi zaradi verskih razlogov, je bila v bizantinski cerkvi sporna, v 700-ih letih se je začelo obdobje ikonoklazma, med katerim je bilo uničenih veliko cerkvene umetnosti. Cerkve, ki so bile postavljene v tem obdobju, običajno niso bile okrašene s podobami ljudi, tudi stiliziranimi.
V letih cesarstva so ikone ponovno sprejele. Bizantinske cerkve, zgrajene v zadnjih stoletjih Bizantinskega cesarstva, niso imele le verskih podob na svojih stenah, ampak so na sprednji strani cerkve dodale zid ikon. Ta stena je bila v celoti prekrita z bizantinskimi ikonami, naslikanimi na stiliziran način, ki se je razvil stoletja prej. Cerkvena dekoracija v tem obdobju je bila na splošno manj razkošna, saj je bogastvo cesarstva bledelo.