Светское образование в Константинополе не только следовало христианским принципам, но и обращалось к прошлому за основными дисциплинами (а именно за теми, которые группировало под наименованием «грамматика» и «риторика»), поэтому по крайней мере до VI века даже изучение античности происходило в соответствии с христианской доктриной. Так, например, философия, хотя и была крепко связана с математикой, оказалась прикреплена к богословию и в результате подчинилась христианству. Тем не менее до того, как Юстиниан закрыл университет в Афинах, многие молодые константинопольцы отправлялись туда для завершения образования. Однако через сто лет после своего основания Константинопольский университет стал слишком мал для неуклонно растущего населения. С падением Александрии, Бейрута и Антиохии он оказался единственным университетом, доступным для христиан. Студенты всех сословий потянулись туда. К IX веку среди них насчитывалось немало иностранцев: представителей Востока, славян, грузин, армян и, несколько позднее, итальянцев. В 856 году Кесарь Барда, дядя и первый министр Михаила III, решил, что столице необходим второй университет. Он основал его во дворце Магнора и, возможно, из-за того, что там уже находился религиозный институт, оставил своему детищу исключительно светский учебный план. Много студентов прослушали его курсы до X столетия, когда он был закрыт, вероятно, по велению Василия II. На вершине своей академической карьеры Фотий, который станет известен как патриарх Константинопольский, преподавал в столице грамматику, риторику, богословие и философию. Претворяя в жизнь планы Кесаря Барды, он основал светские библиотеки, в которых можно было без всяких сложностей найти труды Платона или греческих драматургов. Фотий также взялся за решение обременительной задачи: составление «Мириобиблиона», в котором понятия располагались пусть и не в алфавитном порядке, но, как в современной энциклопедии, сосредотачивалась вся основная информация о грамматике, истории и литературе, содержавшаяся в работах, написанных с древних времен. Просвещение продолжало развиваться и после смерти Фотия. Через двести лет школа, прикрепленная к Большому дворцу, превратилась в «институт исторических изысканий».

В 1045 году в Константинополе был открыт третий университет, специализировавшийся исключительно на подготовке людей для государственной службы и судопроизводства. С этого момента разрешение на практику выдавалось только юристам, окончившим этот университет. Через несколько лет Константин IX Мономах учредил в нем кафедру философии. В итоге там стали преподавать и богословие, и античную литературу. Хотя особое внимание уделялось все-таки философии и римскому праву, культура Древней Греции также входила в программу. Вошло в традицию студентам начинать обучение с освоения грамматики, риторики и диалектики; затем они переходили к арифметике, геометрии, музыке и астрологии, а заканчивали философией и углубленными курсами. Последний курс читал Михаил Пселл. Он был самым выдающимся ученым своего времени, человеком, который более других воплотил в жизнь мечты и Кесаря Барды, и Константина IX. Он стал хранителем древних традиций и в то же время первым сторонником живой, оригинальной мысли. Таким образом, Пселл участвовал в формировании нового взгляда на жизнь, который лучше всего описать словом «гуманистический». Красноречивее всего он проявится в искусстве XII века.

Несмотря на то что интерес к работам Платона способствовал распространению такого гуманистического мировоззрения, он вызвал расхождение во взглядах между духовенством и светскими учеными. Опасаясь, что возврат эллинизма приведет к возрождению идолопоклонства или даже язычества, священнослужители старались противопоставить мистицизм реалистичному, пытливому подходу, пропагандируемому светскими учеными. Тем не менее представители высшего духовенства продолжали изучать грамматику, философию и поэзию наряду с житиями святых и комментариями к религиозным текстам. Теперь в монастырских библиотеках должны были храниться не только религиозные и медицинские книги, грамматики и словари, но и труды Аристотеля.

Когда в 1204 году двор переехал в Никею, центр просвещения последовал за ним, но продолжал искать вдохновения в Афинах и после возвращения императора в Константинополь. В 1261 году древнегреческое литературное наследие стали изучать с еще большим увлечением, чем до латинской оккупации. В то же время восточное (персидское и монгольское) влияние, принесенное в столицу трапезундскими учеными, и западные идеи, озвученные латинянами, создали новую интеллектуальную энергию и креативность в искусстве, столь же выдающемся, сколь и во времена расцвета Византии. Типичным представителем того периода можно назвать Феодора Метохита (1260–1332), великого логофета императора Андроника III. Он был и прославленным философом-гуманистом, и выдающимся ученым, придавал большое значение математике и прикладывал немало усилий, чтобы отделить изучение астрономии от астрологии. С древних времен астрология связывалась и в умах простого народа, и в умах астрономов с магией. В результате к алхимикам относились с тем же уважением, что и к ученыммыслителям. Почитатель Платона и Аристотеля, хотя и не разделявший метафизических воззрений последнего, Метохит обладал понастоящему энциклопедическим багажом знаний, которые соединялись в нем с высокохудожественным восприятием мира. На собственные деньги он построил один из красивейших памятников поздневизантийского искусства: идеально гармоничную, изысканно украшенную церковь Христа Спасителя в Константинополе.

Почтение, оказывавшееся магии в обществе сколь глубоко религиозном, столь и интеллектуально развитом, как византийское, трудно объяснить. Ни глубокие религиозные чувства, ни многочисленные хорошо подготовленные профессиональные врачи не могли поколебать веру, которую даже самые высокопоставленные сановники проявляли в заклинаниях, колдовстве и консультациях у странствующих целителей. Однако серьезные исследования проводились и в сфере медицины, ботаники и зоологии. Освоение медицины базировалось на учении Гиппократа в соединении с методами, пропагандируемыми врачамисамоучками (например, Александром из Тралл в VI веке), которые основывали многие свои выводы на опыте, наблюдении и здравом смысле. Достаточное количество врачей подготавливалось ежегодно, чтобы обеспечить комплектацию персонала не только государственных больниц, но и лечебниц, прикрепленных к монастырям и сиротским приютам. Тем не менее в Византии не было достигнуто никаких успехов, сравнимых по значимости с успехами медицинских школ Запада, например в Болонье или Париже.

Лучшие византийские доктора обычно прибегали к очистке кишечника и кровопусканию, каковые считали самыми надежными средствами от болезней. Видные врачи постоянно расходились во взглядах на то, как лучше лечить больного. Анна Комнина в своих трудах сокрушалась о неэффективности работы докторов, собравшихся у смертного одра ее отца. Еще меньше важных достижений было сделано в области ботаники и зоологии. Хотя писалось множество книг о растениях и животных с иллюстрациями, все они скорее оставались изложением уже известной информации, чем отчетами о новых открытиях. Византийские географы также не внесли особой лепты в мировое знание. Но с другой стороны, была очень развита картография. Карты использовались широко. Многие важные открытия были описаны в книгах, которые писались в форме дорожных дневников, сборников рассказов путешественников и живописных описаний.