Ilmu pengetahuan Bizantium memainkan peranan penting dalam menyebarkan pengetahuan klasik ke dunia Islam maupun Renaissance Italia, serta menyebarkan ilmu pengetahuan Arab abad pertengahan ke Renaissance Italia.
Selama Abad Pertengahan, terjadi tukar-menukar ilmu pengetahuan antara Bizantium dan Dunia Islam. Orang Arab awal adalah suku pengembara. Namun mereka dengan cepat menyerap ilmu pengetahuan dari berbagai peradaban yang lebih maju, termasuk Bizantium, pusat utama ilmu pengetahuan di kawasan itu pada awal Abad Pertengahan. Dalam hal ini, Bizantium menyalurkan ilmu pengetahuan klasik dan Yunani Abad Pertengahan di bidang astronomi, filosofi, dan matematika. Pengetahuan Bizantium ini terutama diserap oleh kaum Muslim melalui para sarjana Kristen Nestorian (Assiria), terutama dari pusat-pusat pendidikan Nestorian di Edessa, Nisibis, dan Jundi-Shapur. (ketiga kawasan ini sekarang terdapat di Turki dan Irak)
Saat Baghdad didirikan pada tahun 762, khalifah dan istananya menjadi dekat dengan Jundi-Shapur. Tidak lama kemudian, banyak dokter dan guru Nestorian dari akademi tsb diundang ke istana. Di bawah pengawasan menteri Harun ar-Rashid yang bernama Ja'far Ibn Barmak, ilmu pengetahuan Yunani diperkenalkan kepada orang muslim Arab dan Persia.
Di antara para penerjemah Nestorian yang mengalihkan ilmu pengetahuan klasik Bizantium ke dalam bahasa Arab terdapat Abd al-Masih Ibn 'Aballah Wa'ima al-Himse yang menerjemahkan Theology of Aristotle dan Abu Yahya al-Batriq, yang menerjemahkan Tetrabiblos-nya Ptolemy. Hubaysh Ibn Al-Hasan menerjemahkan teks Hippocrates dan karya botaninya Dioscorides, yang kemudian menjadi dasar ilmu pengobatan Arab. Namun penerjemah Nestorian yang paling terkenal adalah Hunayn Ibn Ishaq, di mana kebanyakan penerjemah teks-teks klasik ke dalam bahasa Arab dididik olehnya maupun para muridnya.
Selain menerjemahkan karya-karya klasik, sejumlah ilmuwan Nestorian juga mendorong pembentukan ilmu pengetahuan di Dunia Muslim. Di antara mereka terdapat Abu Zakariah Yahya Ibn Masawaih, yang menulis sebuah buku teks mengenai Ophthalmology, Daghal al-'ayn (Penyakit Mata).
Selain lewat orang-orang Nestorian, pengetahuan klasik dan Bizantium juga disalurkan kepada orang Arab Islam dari Alexandria di Mesir. Di antara para penerjemah Arab yang terkenal terdapat Al-Hajjaj Ibn Yusuf Ibn Matar Al-Hasib, yang menerjemahkan Almagest dan Elements-nya Euclid.
Pada gilirannya, setelah menyerap pengetahuan klasik maupun ilmu pengetahuan Bizantium, Dunia Arab Islam mengembangkan dan menciptakan peradaban pengetahuan mereka sendiri. Ilmu pengetahuan yang dikembangkan di Dunia Arab ini kemudian juga menyebar ke Bizantium. Selama periode yang disebut sebagai Renaissance Bizantium pada akhir millennium pertama, para sarjana Bizantium dikenal sebagai para ahli ilmu pengetahuan yang dikembangkan orang Arab dan Persia, terutama di bidang astronomi dan matematika.
Para ilmuwan Bizantium, seperti Gregory Choniades, yang telah mengunjungi observatorium Maragheh yang terkenal, menerjemahkan buku-buku Islam di bidang astronomi, matematika, dan ilmu pengetahuan ke dalam bahasa Yunani, di antaranya karya Ja'far ibn Muhammad Abu Ma'shar al-Balkhi, Ibn Yunus, Al-Khazini (yang sebetulnya orang Yunani Bizantium tetapi dibesarkan dalam budaya Persia), Muhammad ibn Mūsā al-Khwārizmī, dan Nasīr al-Dīn al-Tūsī.
Menjelang keruntuhannya, para ahli tata bahasa Bizantium memberikan pengaruh besar dalam studi tata bahasa dan kesusastraan Yunani klasik pada awal Rennaisance di Italia. Selama periode ini, ilmu astronomi dan matematika lainnya diajarkan di Trebizond. Ilmu pengobatan yang dikembangkan di Bizantium juga menarik perhatian hampir semua sarjana di Eropa dan Timur Tengah.
Di bidang hukum, reformasi dari Justianus I memiliki pengaruh besar dalam evolusi ilmu hukum dunia, sementara tulisan Ecloga-nya Leo III mempengaruhi pembentukan institusi-institusi hukum di dunia Slavia.
Saat Konstantinopel ditaklukkan oleh orang Turki Ottoman, para sarjana Bizantium berbondong-bondong mengungsi ke Italia. Mereka membawa serta ilmu pengetahuan klasik dan Yunani Abad Pertengahan yang sebelumnya diperoleh orang Eropa hanya melalui terjemahan bahasa Arabnya dari Spanyol. Banyak dari pengetahuan yang dibawa oleh para sarjana Bizantium ini kemudian memicu dua revolusi besar dalam Dunia Barat di abad-abad awal berakhirnya Zaman Pertengahan, yaitu Renaissance dan Reformasi.
