Вопрос об истоках и происхождении византийской архитектуры до сих пор оживлённо дебатируется в научной литературе. Идут споры также и о времени сложения византийского зодчества.
При переходе от поздней античности к Византии бытовали самые разнообразные архитектурные типы, которые, взаимно перекрещиваясь, друг на друга влияли и перерождались. Такая пестрая картина очень характерна для переходного времени. Постепенно, шаг за шагом, по-разному в различных областях позднеантичного мира в архитектуре стали намечаться и медленно развиваться отдельные особенности, которые вошли позднее в систему ранневизантийского общества. Наиболее существенными были особенности, связанные с появлением и развитием купола и центрической архитектурной системы.
Накануне образования византийской архитектуры довольно широко был распространён базиликальный архитектурный тип. В разных областях он имел различные варианты. Наиболее ярко базиликальный план был выражен в сооружениях Италии, и особенно самого Рима.
Оставаясь в пределах архитектурного типа базилики, следует отметить укорочение базилик, которое мы обнаруживаем в различных частях тогдашнего христианского мира, и главным образом на Востоке.
Очень существенной разновидностью храмового здания этого периода был мартирий, т. е. церковь над могилой святого. Среди различных по плану мартириев особенно выделяются большие монументальные постройки с планом в виде четырёхлистника. Они появились в восточных областях позднеантичного мира. Многие из них имели ещё деревянные купола, но встречались и такие, которые были перекрыты куполами из кирпича. Четырёхлистник в плане очень сильно выделял центральную точку главного помещения, даже в ущерб алтарю.
Из всех архитектурных типов, существовавших накануне возникновения византийского зодчества, купольная базилика, которая была потом положена в основу Константинопольской Софии, имела для византийской архитектуры наибольшее значение.
В отношении строительных материалов и конструктивных приёмов архитектура периода сложения византийского зодчества распадается на две больших школы, из которых каждая внесла свой очень существенный вклад в его образование. Одна из этих школ — столичная, константинопольская; другая, восточная, наиболее ярко представлена постройками Сирии.
Для сирийской школы характерна кладка из прекрасно отёсанных каменных блоков. Перекрытия — обычно деревянные. Очень часто в монументальных сооружениях, а может быть и в жилых постройках, применялись купола из дерева, внутренние поверхности которых иногда были украшены мозаикой. Сирийская каменная кладка представляет собой дальнейшее развитие античной, греческой кладки. Однако возможно, что в некоторых случаях наружные поверхности стен покрывались тонким слоем штукатурки.
В константинопольской школе строительные материалы и технические приёмы были менее однородными и представляют собой сложную картину. Основным отличием от Сирии является здесь очень широкое применение кирпича и сводов.
Решение вопроса о происхождении каменной кладки, в которой несколько рядов камня чередуются с рядами кирпича, очень существенно для выяснения истоков столичной византийской кладки. Можно утверждать, что около 400 г. в Малой Азии чередование камня и кирпича в кладке стен было широко распространено. В качестве примеров его применения можно привести такие памятники, как постройки IV в. в Никомидии и церковь Марии в Эфесе, а также вне Малой Азии арку Галерия и церковь Георгия в Фессалониках. В Константинополе аналогичная кладка встречается в городских стенах и других ранних постройках. В церкви Сергия и Вакха в кладке впервые начинает преобладать кирпич. В её стенах каменные прокладки служат только дополнением к кирпичной кладке. В Софии они применены лишь в самых ответственных местах. Преобладание кирпича наблюдается в Константинополе уже в кладке ипподрома.
В отношении художественной стороны архитектуры в период ранневизантийского зодчества отчётливо выступают две основные тенденции. Сирийская и отчасти малоазийская архитектура склоняется к отчетливым геометрическим объёмам, поставленным изолированно, к небольшим проёмам окон, малому их числу, к статичным интерьерам. В константинопольской архитектуре и в архитектуре других крупнейших городов византийского мира наблюдается тенденция к сложным динамическим интерьерам, к преобладанию их над наружными массами здания, к расчленённым, даже подчас раздробленным объёмам и их связи с городской застройкой.