В ранний период в Византии еще сохранялись старые центры античной образованности — Афины, Александрия, Бейрут, Газа. Однако наступление христианской церкви на античную языческую образованность привело к упадку некоторых из них. Был уничтожен научный центр в Александрии, во время пожара погибла знаменитая Александрийская библиотека, в 415 г. фанатичное монашество растерзало выдающуюся женщину-ученого, математика и философа Ипатию. При Юстиниане была закрыта высшая школа в Афинах — последний очаг античной языческой науки.
В дальнейшем центром образованности становится Константинополь, где в IX в. создается Магнаврская высшая школа, в которой наряду с богословием преподавались и светские науки. В 1045 г. в Константинополе был основан университет, имевший два факультета — юридический и философский. Там же была создана высшая медицинская школа. По стране были разбросаны низшие школы, как церковно-монастырские, так и частные. В крупных городах и монастырях встречались библиотеки и скиптории, где переписывались книги.
Господство схоластического богословского мировоззрения не смогло задушить в Византии научное творчество, хотя и тормозило его развитие. В области техники, особенно ремесленной, благодаря сохранению многих античных приемов и навыков Византия в период раннего средневековья значительно обгоняла страны Западной Европы. Более высоким был уровень развития и естественных наук. В математике наряду с комментированием древних авторов развивалось и самостоятельное научное творчество, питаемое потребностями практики — строительного дела, ирригации, мореплавания. В IX—XI вв. в Византии начинают применять индийские цифры в арабском написании. К IX в. относится деятельность крупнейшего ученого Льва Математика, который изобрел систему светового телеграфа и заложил основы алгебры, использовав буквенные обозначения в качестве символов.
В сфере космографии и астрономии шла острая борьба между защитниками античных систем и сторонниками христианского мировоззрения. В VI в. Косьма Индикоплов (т. е. «плававший в Индию») в своей «Христианской топографии» поставил задачей опровергнуть Птолемея. Его наивная космогония основывалась на библейских представлениях о том, что Земля имеет форму плоского четырехугольника, окруженного океаном и покрытого небесным сводом. Однако античные космогонические представления сохраняются в Византии и в IX в. Проводятся астрономические наблюдения, хотя они еще очень часто переплетаются с астрологией. Значительных успехов достигли византийские ученые в области медицины. Византийские медики не только комментировали труды Галена и Гиппократа, но и обобщали практический опыт.
Потребности ремесленного производства и медицины стимулировали развитие химии. Наряду с алхимией развивались и начатки подлинных знаний. Здесь сохранялись античные рецепты производства стекла, керамики, мозаичной смальты, эмалей и красок. В VII в. в Византии был изобретен «греческий огонь» — зажигательная смесь, дающая негасимое водой пламя и даже воспламеняющаяся при соприкосновении с ней. Состав «греческого огня» долго держался в глубокой тайне, и лишь позднее установили, что он состоял из нефти, смешанной с негашеной известью и различными смолами. Изобретение «греческого огня» на длительное время обеспечило Византии перевес в морских сражениях и во многом способствовало ее гегемонии на море в борьбе с арабами.
Широкие торговые и дипломатические связи византийцев способствовали развитию географических знаний. В «Христианской топографии» Косьмы Индикоплова сохранились интересные сведения о животном и растительном мире, торговых путях и населении Аравии, Восточной Африки, Индии. Ценные географические сведения содержат сочинения византийских путешественников и паломников более позднего времени. Параллельно с расширением географических знаний шло знакомство с флорой и фауной различных стран, обобщаемое в трудах византийских ученых-естествоиспытателей. К X в. относится создание сельскохозяйственной энциклопедии — «Геопоники», обобщившей достижения античной агрономии.
Вместе с тем в византийской культуре все больше проявляется стремление приспособить достижения эмпирической науки к религиозным представлениям.