La arquitectura bizantina es heredera de las formas romanas por lo que en ella encontramos elementos de esta civilización como las cubiertas abovedadas y la importancia de los espacios interiores frete a los exteriores. Una de las obras más relevantes del arte bizantino es la iglesia de Santa Sofía de Constantinopla, en la cual podemos identificar tanto los elementos heredados de la cultura romana, como un lenguaje propio de la cultura bizantina.

La arquitectura bizantina suele utilizar plantas basilicales y centralizadas con enormes cúpulas, como vemos en la iglesia de Santa Sofía.

En ella la planta basilical se divide en 3 naves longitudinales como en las basílicas paleocristianas, de herencia romana. La zona central de la planta se cubre con una gran cúpula semiesférica de 31 m de diámetro y 54 m de altura que se sostiene con ayuda de 4 pilares, 4 arcos de medio punto y 4 pechinas. Vemos así mayor pericia técnica que en las obras romanas. En el muro como en el tambor se abren varias ventanas que dan luminosidad y ligereza al conjunto. Además, para soportar el peso, a los lados de la cúpula encontramos dos semicúpulas soportadas por pilares y exedras. La gran aportación técnica de esta obra es el sistema de pechinas para pasar de la planta cuadrada a la forma circular de la cúpula.

En el tambor encontramos gran número de vanos, lo que aporta gran luminosidad al conjunto, creando una sensación de bóveda celeste.

Las naves laterales presentan dos pisos de arcadas superpuestas, y el piso superior funciona como tribuna desde donde los altos cargos podían seguir la liturgia. Esta también estaba reservada para que las mujeres de Bizancio observaran el ceremonial litúrgico y en ella se encontraba el trono de la emperatriz. Constituye el antecedente de lo que será la tribuna o el triforio en las iglesias medievales del occidente europeo

El arte bizantino llevo a cabo un gran desarrollo de la decoración musivaria (mosaicos) con colores brillantes, como también apreciamos en el interior de Santa Sofía, y gracias a la iluminación de los vanos del tambor, se generan importantes juegos lumínicos con el brillo de los mosaicos dorados, dando al conjunto mayor sensación mística y celestial.

Cabe destacar el uso de capiteles con cimacio, el más característico del arte bizantino, una pieza en forma de pirámide truncada invertida ubicada entre el capitel y el arranque del arco.
