在拜占廷最具盛名的天文學家是4世紀下半期拜占廷數學、天文學家塞奧(·～380年)，他是當時地中海世界最著名的大學者，曾註釋了托勒密的《天文學大全》，並對這部古典天文學的集大成著作的後半部進行補充。他還在仔細研究托氏理論的基礎上，準確計算出364年兩度發生的日食和月食。
為了計算天體運動，塞奧整理註釋公元前4世紀古希臘數學家歐幾裏得的《幾何原本》等著作，使這些極富價值的作品得以保存，它後來成為伊斯蘭學者轉譯為阿拉伯文的古典幾何“九大行星”圖(現存羅馬國家圖書館的9世紀拜占廷古籍插圖)。學珍貴文本的主要依據。塞奧能受到學術界普遍的尊崇，還在於他培養了—大批學者，其中包括他的女兒海帕提婭，她被認為是拜占廷歷史上最出名的女學者。
在天文學領域，拜占廷人仍視2世紀的亞歷山大天文學家托勒密的理論為最高權威，其“地心說”仍然在拜占廷學術界流行。他們十分重視古代希臘羅馬的天文知識，註重學習古典天文學理論。
自4世紀以後，拜占廷人翻譯註釋了許多古代天文學作品，其中影響最大的是晚期羅馬帝國數學家和天文學家帕珀斯(·～320年)的《天文學大全註釋》，該書依據托勒密(130～175年)天文學理論分析天體運行，準確地預測了發生在320年10月18日的日環食。如同在古希臘也出現過“日心說”壹樣，拜占廷學者也對托氏理論提出挑戰，但托勒密的理論並未被推翻。對於日環食現象，拜占廷天文學家進行了正確的說明，他們還基本正確地解釋了閃電雷鳴與暴風雨的關系，但是，對異常天象和自然災害還沒能有科學的解釋，而常常將這些現象解釋為來自上天的警告和對人類罪孽的懲罰。
拜占廷天文學的發展是從對包括托勒密在內的古代天文學家著作進行翻譯註釋開始的。令人費解的是，拜占廷人在翻譯古代天文學作品時特別關註方法而不重視理論，特別註意研究星圖和觀測工具，而缺乏對天象生成道理的探討。托勒密的地心說宇宙體系論和以所謂均輪及本輪圓周運動解釋天體運動的理論，對拜占廷人來說既顯得深奧難懂，難以理解，又沒有實用價值，因此並未引起拜占廷的重視，反而遭到他們的輕視。而托勒密所繪制的星圖卻受到拜占廷人格外的青睞，拜占廷天文學家塞奧在翻譯托氏著作時專門為該星圖撰寫大、小《註釋》兩部書。許多拜占廷天文學家也非常喜歡繪制星圖，以至於今天拜占廷學家們仍然為拜占廷時代保留的大量星圖感到驚異。除了星圖外，太陽運行圖、星辰目錄等也非常受歡迎，它們的作者既有古代希臘羅馬時代的人物，也有古代波斯或兩河流域的居民。
拜占廷形形色色的天體運行圖和星圖之所以非常受歡迎，是因為它們是計算復活節等宗教節日的準確日期以及確定日常生活的計時標準，從而完善拜占廷歷法體系。拜占廷人根據太陽運行圖和月亮周期表，制定了太陰歷和太陽歷結合的532年大歷法周期，他們還根據日晷記錄分割白晝，根據星表記錄分割夜晚，將每晝夜劃分為12個時辰，太陽升起時為第壹時辰，依此類推。為了計算更小的時間單位，拜占廷人使用日晷和滴漏設置，將每個時辰劃分為5份，又將每份劃分為4秒，再分每秒為12瞬間。通常，他們按羅馬人的傳統，將每晝夜1／3的時間作為夜晚，其他2／3作為白天。
“九大行星”圖