Bizantijas baznīcu struktūra un izskats šīs impērijas tūkstošgadu vēsturē ievērojami attīstījās. Agrīnās baznīcas bija cieši balstītas uz romiešu pilsoniskās un reliģiskās arhitektūras modeļiem. Bizantijas impērijas vidus gados celtajām baznīcām bija tendence ievērot unikālu arhitektūras plānu ar lieliem un bagātīgi dekorētiem kupoliem. Bizantijas baznīcas, kas tika uzceltas impērijas dilšanas gados, bieži bija mazāk dekorētas, un tajās sāka parādīties ikonu siena.
Pirmās bizantiešu baznīcas tika uzceltas pēc romiešu parauga, jo Bizantijas impērija bija Austrumromas impērija. Šīm baznīcām parasti bija bazilikas izkārtojums. Šāda veida grīdas plānā ir divas kolonnu rindas, kas daļēji atdala ejas gar taisnstūrveida konstrukcijas malām un kalpo arī jumta atbalstam. Izliekta apse parasti atrodas bazilikas galā. Šai struktūrai dažkārt tika pievienoti spārni, kas veidoja krustveida formu, taču parasti tie bija īsāki par bazilikas galveno zāli.
Bizantijas impērijas kultūrai kļūstot pamatīgāk grieķu valodai, radās jauns Bizantijas baznīcas stils. Hagia Sophia, iespējams, slavenākā bizantiešu ēka no visiem, demonstrē šī stila galvenās iezīmes. Šajā baznīcā ir centrālais kupols, un no šī kupola ved četri vienāda garuma spārni. Tā ir būtiska atkāpe no tradicionālā bazilikas plāna, un to padarīja iespējamu arhitektūras sasniegumi, kas ļāva uzbūvēt lielākus kupolus.
Reliģiskā māksla Bizantijas baznīcās parasti izmantoja bagātīgus materiālus redzamāko virsmu dekorēšanai. Baznīcas bagātajos reģionos būtu pilnībā noklātas ar mozaīkām — bizantiešu mākslu. Stikla lauskas un zelta lapas tika izmantotas kopā, lai radītu spilgtas krāsas un uzlabotu gaismas ietekmi, ko Bizantijas baznīcās ielaida uzlabotā kupola konstrukcija. Marmors un citi dārgi materiāli tika izmantoti, lai padarītu baznīcas skaistākas, un, lai gan dažās baznīcās bija reliģiskas freskas, priekšroka tika dota mozaīkām.
Bizantijas baznīcu mākslas darbi parasti attēloja stilizētas reliģiskas figūras. Šīs figūras bija paredzētas, lai nodotu simbolisku un garīgu vēstījumu, nevis precīzi attēlotu cilvēka veidolu. Agrīnās baznīcas, piemēram, San Vitale Ravennā, dažkārt attēloja atpazīstamas cilvēku figūras, taču vēlākos gados tas kļuva daudz retāk. Cilvēka veidola attēlojums pat reliģisku iemeslu dēļ Bizantijas baznīcā bija pretrunīgs, un 700. gados sākās ikonoklasma periods, kura laikā tika iznīcināta liela daļa baznīcas mākslas. Šajā laikā celtās baznīcas parasti nebija rotātas ar cilvēku attēliem, pat stilizētiem.
Impērijas dilstošajos gados ikonas atkal tika pieņemtas. Bizantijas impērijas pēdējos gadsimtos celto bizantiešu baznīcu sienās bija ne tikai reliģiski attēli, bet arī baznīcas priekšpusē tika pievienota ikonu siena. Šo sienu pilnībā klāja bizantiešu ikonas, kas krāsotas stilizētā veidā, kas attīstījās gadsimtiem iepriekš. Baznīcu dekorēšana šajā periodā parasti nebija tik grezna, jo impērijas bagātība izgaisa.