Фемная армия набиралась стратигом на той территории, которая находилась в его ведении, он должен был заботиться о физических и моральных качествах солдат. В любом случае, эти солдаты начиная с IX в. частично содержались собственными семьями или более крупной экономической группой, которая должна была владеть землей, позволявшей обеспечить солдату экипировку и вооружение либо значительный доход в 2, 4 или 5 литр золота, а позднее и в 12 литр, для того чтобы экипировать всадника в доспехах. Солдат получал жалованье, которое увеличивалось каждый год, пока не достигало суммы в 12 номисм. Унтер-офицеры получали около 16 номисм, а младшие офицеры 1–2 литры, комиты — 3, друнгарии — 6, турмархи — 12, стратеги — от 24 до 40 в зависимости от значимости их фемы. После пересмотра размеров жалованья, проведенного Львом VI в конце IX в. или в начале X в., из-за увеличения числа фем, а значит, уменьшения их компетенции, стратиги были поделены на четыре категории и получали 10, 20, 30 или 40 литр в год, а жалованье клисурархов составляло 5 литр золота.
Вооружение мало изменилось в этот период, лук и метательное копье по-прежнему были основным вооружением, но большее значение стали играть рукопашные стычки, и теперь всадник был вооружен большим ножом и двулезвийной алебардой. Но все-таки главным новшеством было использование «греческого огня», который состоял из серы, селитры и нефтяных масел и применялся с конца VII в. в морских сражениях. Теперь им стали пользоваться и во время осад вместе с артиллерией, стреляющей камнями. Основной арсенал располагался в Манганах, у подножия константинопольского акрополя. Тактике битвы рядами, которая искусно использовалась в раннюю эпоху, теперь предпочитали небольшие военные вторжения, разрушительные и быстрые набеги, при поддержке многочисленных крепостей, которые обороняли границу: «[Он указал], что для набега лучше всего строиться колоннами. Тем не менее после первого грабительского набега следует позволить отдохнуть и войскам, и животным как минимум в течение трех дней или даже больше. Затем ты должен начать движение в направлении своей страны, делая столько остановок, сколько тебе нравится, и тогда внезапно ты поворачиваешь назад и отправляешь свой арьергард совершить еще один налет днем или ночью, в зависимости от того, когда это сделать удобнее. Пересекая страну противника, ты должен предавать огню все его деревни и города», — пишет Никифор Уран. Подвижность, постоянная тренировка — операции Никифора Фоки, Иоанна Цимисхия, Василия II были проведены именно с такими армиями. Армию поддерживали вспомогательные службы, организованные с большой аккуратностью: самым важным было пополнение армии лошадями (ремонтирование), возложенное на пастбища Каппадокии и Фригии, их собирали в императорские конюшни в Малагине, около Никеи, а также обоз — телеги, военные машины и вьючные животные, которые несли инвентарь (палатки, ручные мельницы, лодки, рабочие инструменты и продовольствие).
Для армии, находившейся в походе, увеличивалось количество религиозных обрядов. Пение Трисвятого в лагере звучало утром и вечером, солдаты исповедовались перед сражением, а крест и ковчег несли от Константинополя. Речь императора, когда он обращается к войскам, это речь проповедника: «Я уверен, что вы оправдаете те надежды, которые я возложил на вас. Как верные поданные моей власти и граждане и защитники народа ромеев, вы вернетесь победителями, и вы будете встречены нами с радостью и ликованием. И для того чтобы вы знали, как я о вас беспокоюсь и забочусь о вашем спасении, вот то, что я вам посылаю — святая вода, символы любви к нам Христа [следует длинный список реликвий]. Эта вода, когда вас окропят, придаст вам силы при посредничестве Неба, поскольку я верю, что как Христос, Господь наш, обновил человеческое естество кровью и водой, которые истекли из Его раны, так же и окропление святой водой добавить вам силы и отваги в битве с врагом. Пусть Всемогущий Господь обратит свой взор на вас, пусть Он сделает ваш путь легким, пусть Он пошлет своего ангела направлять ваши стопы, защищать вас и сохранить вас здоровыми и невредимыми. Так вы вернетесь победителями, достойными вечной хвалы в следующих поколениях, и наше величие, исполненное радости, будет украшено вашими подвигами. Пусть будет над вами заступничество Богородицы, бестелесных сил и всех святых мучеников. Аминь». Это финал длинной речи, обращенной Константином VII к армии Востока, которая шла выступать против Хамданидов Тарса. Она была прочитана войскам стратигом в 958 г.
Непоправимые военные поражения, нанесенные империи во второй половине XI в., предопределили тот переворот, который произошел в организации обороны, и показали истощение, а значит, и провал системы, которую испытывали в течение по меньшей мере двух веков. Фемы были разделены, титул стратега упразднен, и мало-помалу все вернулось к существовавшему раньше набору иностранных наемников. Но еще долго продолжались попытки избежать опасности и уменьшить бремя, которое означало для государства содержание войсковых соединений, не включенных в регулярную армию. С конца XI в. византийское правительство прибегло, если можно так сказать, к организации новых государственных земель, которые сосуществовали с «военными землями», а затем и заменили их. Эти земли назывались пронии, крупная земельная собственность, на которую были возложены обязательства, связанные с военной службой. Новые пожалования, сделанные крупным собственникам, повлекли за собой обязательство для пользовавшихся ими проходить военную службу, приводя некоторое количество солдат, набранных среди крестьян. Из пожизненных пожалований они впоследствии становятся наследственными, и византийское правительство вплоть до своего падения ведет непрекращающуюся борьбу против прониаров, с тем, чтобы доходы от владений, которые были им доверены за службу, не уменьшались. Эти воинственные аристократы, которые отправлялись на войну по императорскому созыву, безусловно, укрепляли вооруженные силы империи в период Комнинов, но очень быстро показали себя неспособными обеспечить надежную оборону, несмотря на поддержку наемников. Михаил VIII располагал армией примерно в 20 000 человек, из которых 5000 были скованы службой в гарнизонах. Андроник II в начале XIV в., когда прониары откупались от военных обязательств, связанных с их землями, выплатой налогов, набирал новых наемников. Он поместил во Фракии корпус кавказских аланов численностью в 16 000 человек, которые служили до этого ногайским монголам, для того чтобы послать их против турок, которые их обратили в бегство. Затем из-за сербской и турецкой угроз он нанимает каталонский корпус альмугаваров Роже де Флора, который после гибели своего начальника опустошил Грецию. Иоанн VI Кантакузин в середине XIV в. восстановил армию, составленную из прониаров, наемников и войск, предоставленных его турецким союзником султаном de Kotyalion, но вскоре он не мог защитить границы из-за отсутствия денег для набора новых войск. Имперская армия отныне включала в себя только кадровый состав и несколько отрядов. Корпуса охраны, которые еще в XI в. принимали активное участие в битвах, в XIII в. стали парадными войсками, которые обеспечивали поддержание порядка во дворце.
Высшее командование было представлено в этот период великим доместиком, которому помогал великий аднумиаст, генеральный интендант, великим друнгарием стражи, в чьи обязанности входила охрана военных лагерей, протостратором, который управлял армией, коноставлом, который командовал наемниками и великим стратепедархом, ответственным за вооружение и снабжение войск. Все они были знатью, либо верной, либо связанной узами родства с правящей династией.
Под влиянием Запада поменялось вооружение: византийскую кавалерию снабдили продолговатыми, а не круглыми щитами и длинными копьями. Кроме того, был создан корпус арбалетчиков. С применением пушечного пороха византийцы столкнулись только во время осад Константинополя турками в 1422 и 1453 гг.
«Флот — это слава Романии», то есть империи, примерно в XI в. заявил в своей речи один из императоров. Это было верно только начиная с VII в., на деле до этого империя не обладала постоянными морскими силами. В 468 г. Лев I объединил 1000 транспортных кораблей и 113 галер против вандалов, Велисарий в 532 г. увел на Запад 500 транспортных кораблей и 92 дромония, быстрых военных корабля, — импровизированный флот, который не смог решить поставленную задачу. Война распространилась на сушу. Но тогда Средиземноморье было византийским. В 649 г. арабский правитель Сирии Муавия отправил первый арабский флот против Кипра и Родоса и разбил императорский флот. В 672–678 гг. арабы зимовали в Пропонтиде: постоянный византийский флот был создан, он включал в себя и корабли для вторжения. Назывался он флот karabisianoi — моряков — и находился под командованием стратига, адмирала, которому подчинялись друнгарии и турмархи, главы эскадр, называвшихся в честь регионов, где были набраны их экипажи. Однако действия флота были малоуспешными. Лев III заменил его на несколько независимых морских подразделений, составленных из региональных флотов фем, которые, как и сухопутные войска, содержало и экипировало местное население. Флот включал в себя дромоны и легкие корабли, оснащенные «греческим огнем», и находился под командованием стратига.
