拜占庭科学在向伊斯兰复兴和意大利文艺复兴传播古典时代知识方面扮演了重要的角色，同样地，其也在传播伊斯兰科学至文艺复兴时期的意大利时担任重要的枢纽。拜占庭帝国丰富的历史传统保留下大量的古代知识，并在此基础上推动多项技术的革新与进步（英语：List of Byzantine inventions），进一步发展出辉煌灿烂的艺术、建筑、文学等傲人成就。
由于拜占庭科学在本质上仍属古典科学的范畴，因此拜占庭科学在每各个时期都与古代异教哲学和形而上学紧密相连，纵使部分人士反对异教学说，但为数众多杰出的古典学者们仍在正教会中担任高阶职务。拜占庭帝国从未停止对古代著作的研究，雅典的柏拉图学院早在公元4、5世纪时起就已开始推动对古典学的研究，设于亚历山大的哲学学院同样也是生机勃勃，此外君士坦丁堡大学的教学内容全然与世俗学科相关，摒除了哈尔基神学院（英语：Halki seminary）所教授的神学科目。而使是后者也提供古代典籍的相关指导，并且在其课程中传授包括文学、哲学与科学在内等知识。由于修道院学校将重心专注于圣经、神学与礼拜仪式，因此修道院内设立的撰经阁（英语：Scriptorium），把绝大部分的工作时间和精力都花费在抄写教会的手稿上，而古代的异教文献则由像是佛提乌、凯撒利亚的阿雷塔斯（英语：Arethas of Caesarea）、帖撒罗尼迦的欧斯塔修斯（英语：Eustathius of Thessalonica）与贝萨里翁等世俗人士或神职人员进行相关的抄写、总结、摘录和注释。
拜占庭的科学家们保留且延续了古希腊数学家的伟大遗产，并将其运用于实务上。在早期的拜占庭（公元5世纪至7世纪），建筑师及数学家米利都的伊西多尔和特拉勒斯的安提莫斯两人使用复杂的数学公式进行计算，建造出壮丽的圣索菲亚大教堂，由于大教堂非比寻常的几何形状，大胆的设计与高度，在那个年代可说是技术上的突破。而在拜占庭中期（公元8世纪到12世纪），诸如米海尔·普塞洛斯等数学家们，将数学视为一种诠释世界的方式。
拜占庭人对自盖伦以来前代希腊－罗马时期重要的科学分支医学加以改良。最终，拜占庭的医学理论，对伊斯兰世界的医学和文艺复兴时期的医学皆产生了深远的影响。
在拜占庭帝国，由于受到基督教慈善理念的影响，医院的概念转换为提供医疗服务以及让病人有治愈可能性的机构，而非单纯仅是一处让人等待死亡的场所。
世界上第一个已知分离连体双胞胎的手术案例发生在公元10世纪的拜占庭帝国。一对来自亚美尼亚的连体双胞胎最终来到君士坦丁堡寻求帮助。许多年后，双胞胎的其中一人去世，而君士坦丁堡的外科医生决定把死者的尸体分离出来。手术结果取得一定程度上的成功，幸存的那位双胞胎在死前仍存活三天的时间。第二人在与尸体分离后竟然还活了数日的事实，足以令人印象深刻，以至于一个半世纪后仍有历史学家再次提起这场手术。而在此次手术过后，分离连体双胞胎的手术案例大约于700年后的公元1689年，才再度于德国被首次记录下来。
约翰·斐罗庞努士，也被称为语法学家约翰，是一名亚历山大学派的语言学家、亚里斯多德主义的评论家和基督教神学家，且为多部哲学论述以及神学论著的作者。他是历史上第一位批判亚里斯多德并抨击其自由落体理论的学者。他对亚里士多德物理学的批评鼓舞了数世纪后的伽利略·伽利莱，伽利略在他的著作中大量引用斐罗庞努士的论述，追随其驳斥亚里士多德的物理学。
冲力说亦起源于拜占庭帝国。
舟磨机（英语：Ship mill）由拜占庭人发明，其目的是利用水力来磨碎谷物，这项技术最终传播到欧洲的其他地区，并一直被使用到公元1800年左右。
希腊火是拜占庭帝国所用的一种特殊燃烧弹武器。拜占庭人通常会在海战中使用它，由于希腊火甚至可以在水面上继续燃烧，因此其在战役中发挥的效果绝佳。它帮助拜占庭军队占有一项技术上的优势，并多次成为拜占庭帝国在军事胜利上的关键，希腊火最为著名的是两度将君士坦丁堡从阿拉伯人的围困中拯救出来，进而确保帝国国祚的存续。不管如何，希腊火本身是在公元672年左右研发出来，编年史学家忏悔者狄奥法诺斯（英语：Theophanes the Confessor）将它的诞生归功于加利尼科斯（英语：Callinicus of Heliopolis），他是一位来自当时已被穆斯林征服，前腓尼基行省赫里奥波利斯的建筑师。不过也有人主张希腊火并非由单独一人所发明，而是“君士坦丁堡的化学家们继承了亚历山大学派的化学发现而研制出来的……”。
手榴弹最早出现在拜占庭帝国，当时的人们使用陶罐制作成简易的燃烧弹，罐子里装有玻璃或钉子，并在战场上使用。
在中世纪时期，拜占庭与伊斯兰科学之间进行了各项知识论著的交流。由于拜占庭帝国在中世纪初期是该地区最主要的科学研究中心，因此帝国最初向中世纪的伊斯兰世界提供用古希腊语以及中古希腊语写成的天文学、数学和哲学等著作，并将其翻译成阿拉伯语。后来，随着哈里发国与其他中世纪伊斯兰文化逐渐成为主要的科学知识中心，拜占庭的科学家像是格里高利·乔尼亚德斯（英语：Gregory Choniades），在参观过著名的马拉盖天文台（英语：Maragheh observatory）后将伊斯兰天文学、数学（英语：Mathematics in medieval Islam）与科学等论著翻译成中古希腊语引进拜占庭帝国，其中包括阿布·马沙尔（英语：Abu Ma'shar）、伊本·尤努斯（英语：Ibn Yunus）、哈兹尼（英语：Al-Khazini）（他拥有拜占庭希腊裔的血统，却在波斯文化的熏陶下长大）、花拉子米 、纳西尔丁·图西（如《伊儿汗天文表（英语：Zij-i Ilkhani）》以及其他历表（英语：Zij）专著）等学者的作品。
也有部分拜占庭科学家使用阿拉伯语的音译来描述某些科学概念，而非使用具有相同意涵的古希腊术语（像是使用阿拉伯语的“talei”来替代古希腊语的“天宫图”一词）因此，拜占庭科学不仅在向西欧和伊斯兰世界传播古希腊知识方面担任关键性的角色，同时也在将阿拉伯知识传往西欧地区时发挥了重要作用。一些历史学家曾怀疑尼古拉·哥白尼或其他欧洲科学家曾接触过阿拉伯的天文学文献，进而促进双本轮（英语：Tusi couple）概念的传播。像是由纳西尔丁·图西提出的双本轮天文模型，后来即出现在尼古拉·哥白尼的作品中。拜占庭科学家也通过部分阿拉伯著作中的引文来熟悉萨珊王朝和印度的天文学（英语：Indian astronomy）。
在公元12世纪，拜占庭人出于对古典学家的兴趣创造了他们早期的文艺复兴人文主义典范作为文艺复兴的一种形式。在过去的几个世纪中（公元9至12世纪），人文主义以及向古典学习的热忱在马其顿文艺复兴时期（英语：Macedonian Renaissance）明显蔚为盛行，并且一直持续发展到现今所见公元12世纪科穆宁王朝统治下的中兴年代。帖撒罗尼迦的欧斯塔修斯（英语：Eustathius of Thessalonica）创作的作品为拜占庭人文主义最鲜明特色的展现。在公元13和14世纪，拜占庭帝国进入了一段极为活跃的创作时期，拜占庭的人文主义创作在此时达到巅峰，并表现出与同时代意大利人文主义惊人的相似性。拜占庭的人文主义者相信古典文明及科学的生命力，支持者们全心全力投入到科学的研究中。
尽管在最后的两个世纪里，拜占庭帝国在政治和军事上持续衰弱，不过帝国仍见证了科学和文学的繁荣发展，这段期间通常被描述为“巴列奥略”或是“拜占庭最后的文艺复兴”，这时代最杰出的代表人物有：马克西姆斯·普拉努得斯（英语：Maximus Planudes）、曼努埃尔·莫斯科波洛斯（英语：Manuel Moschopoulos）、季米特里奥斯·特里克利尼乌斯（英语：Demetrius Triclinius）以及托马斯·马吉斯特（英语：Thomas Magister）。特拉布宗学院深受波斯科学（英语：Science and technology in Iran）的影响，成为研究天文学和其他数学科学的著名中心，而几乎所有的学者皆对医学（英语：Byzantine medicine）感兴趣。在帝国的最后一个世纪，拜占庭语法学家主要负责将古希腊语法和文学研究带到文艺复兴早期的意大利，其中学者赫里索洛拉斯就曾参与过从未真正实现的教会联合。
