Wschodnia część Cesarstwa Rzymskiego, znana jako Cesarstwo Bizantyjskie istniała do roku 1204 aby się odrodzić i ostatecznie upaść w 1453. Państwo to aż do swojego upadku podkreślało swoje rzymskie pochodzenie. Bizantyjczycy określali siebie Romaioi – Rzymianie. Pomimo że łacińska Europa kwestionowała rzymskość Bizancjum co najmniej od czasów kiedy papież koronował Karola Wielkiego na cesarza, dla wschodu Bizancjum wciąż było Rzymem, i tak np. Arabowie nazywali to państwo Ar Rum – Rzym.
Cesarstwo Rzymskie nie przestało istnieć wraz z usunięciem Romulusa Augustulusa. Wielu historyków przesuwa tą datę: często jest to rok 480 i śmierć Juliusza Neposa, dla innych jest to rok 486, kiedy to Syagriusz, rzymianin rządzący północną Galią został pokonany przez króla Franków Chlodwiga. Jeszcze inni za kres Imperium Romanum uważają koniec rządów Justyniana Wielkiego bądź rządy cesarza Herakliusza. Rządy tego ostatniego dopełniły transformację łacińskiego Imperium Romanum w greckie Basileia ton Romaion.
Herakliusz był synem egzarchy Kartaginy Herakliusza, rządzącego wschodniorzymską Afryką północną. W 608 wywołał on rewoltę w celu obalenia niepopularnego uzurpatora Fokasa. Kiedy ten został pokonany, na tron w roku 610 wstąpił cesarz Herakliusz.
Od roku 602 Cesarstwo Wschodniorzymskie przegrywało na wszystkich frontach. Zza Dunaju napierali koczowniczy Awarowie wraz z podporządkowanymi sobie Słowianami. Syrię i Egipt opanowali Persowie, którzy wkraczali swoimi wojskami do Anatolii. Sytuacja była na tyle poważna, że rozważano przeniesienie stolicy z Konstantynopola do Kartaginy. Zdecydowanie sprzeciwił się temu patriarcha Sergiusz, który oddał cesarzowi skarbiec patriarchalny. Cesarz postanowił przeprawić się do Cylicji aby uderzyć na ziemie Persów, zostawiając swojego syna, Konstantyna jako regenta. Podczas gdy cesarz Herakliusz toczył walki na wschodzie, armia perska wraz z Awarami uderzyła na Konstantynopol w 626. Miasto się jednak utrzymało a po kolejnych perskich porażkach, szala zwycięstwa zaczęła się przechylać w stronę Rzymian. Rozstrzygnięcie przyniosła Bitwa pod Niniwą w 627, która okazała się wspaniałym zwycięstwem Herakliusza. Władca Sasanidów, Chosrow II wyczerpał wszystkie rezerwy ludzkie i był zmuszony ogłosić pokój. Chociaż Imperium Wschodniorzymskiemu udało się wygrać, ludność była wyczerpana długotrwałą wojną i obciążeniami podatkowymi a Cesarstwo było poważnie osłabione. Dla Konstantynopola było to pyrrusowe zwycięstwo, a także spektakularne zwieńczenie wojen rzymsko-perskich.
Tymczasem w niegościnnej Arabii pewien człowiek miał doznać objawienia od samego Boga. Prorok Muhammad i jego następca kalif Abu Bakr zdołali zjednoczyć pod sztandarem Islamu wszystkie plemiona arabskie. Dotychczas Arabowie byli jedynie sojusznikami i najemnikami w wojnach między Rzymem a Persją. Przykładowo plemię Ghassanidów było wiernym sojusznikiem Rzymian i zadeklarowanym przeciwnikiem plemienia Lakhmidów, wiernego władcom perskim. Jeżeli ludzie pustyni zapuszczali się na rzymskie tereny, to jak dotąd zależało im jedynie na łupach. W Cesarstwie Wschodniorzymskim nie spodziewano się takiego ataku. Zaprawieni w bojach Arabowie, pod dowództwem zdolnych wodzów takich jak np. Khalid bin Walid odnosili spektakularne zwycięstwa nad lokalnymi wojskami wschodniorzymskimi. Cesarz zgromadził potężną armię, na czele której stał jego brat, książę Teodor. Do starcia doszło w roku 636 nad rzeką Jarmuk. Armia wschodniorzymska poniosła hańbiącą porażkę. Na wieść o klęsce cesarz miał podobno powiedzieć: „Żegnaj Syrio, żegnaj na długo…”. Gdy Imperium traciło Syrię, Arabowie wkroczyli do Egiptu, pokonując kolejną armię bizantyjską w bitwie pod Heliopolis. Do roku 644 cały kraj znalazł się pod panowaniem Kalifatu. Obecnie uważa się, że za arabskimi sukcesami stała nie tylko ich tolerancyjność wobec podzielonych sporami chrystologicznymi Chrześcijan, ale także wspomniane wcześniej zmęczenie ludności długotrwałą wojną z Persją, lata poddaństwa rdzennej ludności Egiptu i Lewantu, podobieństwa językowe z najeźdźcami a także traktowanie Arabów jako jedynie „tymczasowych barbarzyńskich panów”.
Cesarstwo napierane od północy przez Słowian, Bułgarów i Awarów, w Italii przez Longobardów a na wschodzie i Afryce Północnej przez Arabów ograniczyło się jedynie do Grecji i Azji Mniejszej. Imperium straciło swój wielokulturowy rzymski charakter – odtąd miały dominować wyłącznie grecki język i kultura.
Pomimo rozpadu Cesarstwa Zachodniorzymskiego i porażki Justyniana Wielkiego w odbudowie Imperium Rzymskiego, językiem elit, urzędów i wojska ciągle pozostawała łacina. Zmieniły to dopiero rządy Herakliusza, kiedy język grecki został językiem urzędowym a tytuł Caesar Imperator Augustus zastąpiono greckim Basileus Autokrator.
Wojna z Arabami to także moment w historii, który można uznać za symboliczny koniec legionów rzymskich – zniszczony został Legio V Macedonica, sięgający tradycjami jeszcze do czasów Pompejusza Wielkiego. Wkrótce na zawsze znikają ślady po ostatnich jednostkach rzymskich, a armia Bizancjum zostanie stworzona na nowych zasadach. Następcy Herakliusza zerwą z systemem późnorzymskim legionowym i zaczną tworzyć nowy, opierający się na temach- okręgach wojskowych zarządzanych przez Stratega, mającego zarówno władzę cywilną jak i wojskową.
Kultura Cesarstwa Wschodniorzymskiego od początków jego istnienia była ściśle powiązana z chrześcijaństwem. Rządy Herakliusza i jego poprzedników nie wiele w tej kwestii zmieniły, znaczenie tej religii cały czas rosło, przy czym chrześcijaństwo w Bizancjum było ściśle powiązane z państwem a cesarza postrzegano jako namiestnika Boga na Ziemi.
Bizancjum przetrwało pomimo że znalazło się w trudnych chwilach. Świetność odzyskało dopiero na przełomie podczas rządów dynastii macedońskiej – w czasach Bazylego II Bułgarobójcy Cesarstwo Bizantyjskie było niekwestionowaną potęgą, jednakże po jego śmierci Imperium wkroczyło w trwający ponad 400 lat okres agonii.
