L'architecture byzantine a pour berceau l'Empire byzantin et il est d'usage de réserver ce terme aux monuments élevés à partir du règne de Justinien. Ce style s'est diffusé en Europe méditerranéenne : Grèce (Thessalonique, Mistra), Italie (Ravenne, Venise), Sicile (Monreale, Cefalu, Catane) et a inspiré des réalisations en Europe occidentale, telles que l'octogone d'Aix-la-Chapelle ou, en France, la petite église de Germigny-des-Prés. Les premiers monuments de l'Islam (à Jérusalem, Damas) en ont aussi fortement subi l'influence.
Le monument inaugural est la basilique de Sainte-Sophie à Constantinople, qui est à la fois l'archétype du style byzantin et sa plus prestigieuse réalisation.
L'architecture byzantine est caractérisée par les coupoles sur pendentifs en brique. Les extérieurs sont enduits sobrement, alors que les intérieurs sont décorés de mosaïques aux couleurs vives et de lambris de panneaux de marqueterie de marbre.
L'architecture religieuse des pays d'Europe orientale de confession orthodoxe s'inspire beaucoup de l'architecture byzantine.
Au XIXe siècle, l'architecture éclectique s'est inspirée de l'architecture byzantine : la basilique du Sacré-Cœur de Montmartre (style dit romano-byzantin), l'église Saint-Augustin, l'Opéra Garnier à Paris, la Cathédrale Saint-Louis de Carthage (style dit byzantino-mauresque), etc.