Общий вид византийских метательных машин остается неясным. Из свидетельств современников мы ничего не узнаем ни об их конструкции, ни о принципе действия спускового механизма. С другой стороны, есть все основания предполагать, что использование скручивающих механизмов прекратилось к началу VI в., вызвав к жизни более простые и легкие в обслуживании машины натяжного действия. Документ 950–960 гг. включает в список оборудования, использованного при высадке на Крит в 949 г., большие и маленькие, стационарные и ручные баллисты, то есть натяжные механизмы (действующие по принципу арбалета), которые в зависимости от назначения могли метать как стрелы, так и камни. Ромейские армии также имели на вооружении натягиваемый вручную требушет, позаимствованный через аваров из Китая в конце VI в. и использовавшийся в Византии и арабском мире до XII столетия, когда появился намного более мощный аналог.

С конца VII до самого XII в., особенно на море, византийцы наводили ужас на неприятелей своим страшным «греческим огнем». Этот ранний тип напалма состоял из сырой нефти (привезенной с Кавказа или из южнорусской степи, куда византийцы имели постоянный доступ). Пламя вырывалось из труб, установленных на носу или на корме больших военных кораблей имперского флота. Это было очень эффективное оружие при попадании в цель, но и само по себе оно хорошо работало как средство устрашения. В начале X в. появилась сухопутная версия «греческого огня», описанная в арабских летописях. Момент выброса пламени был, вероятно, столь же опасен для византийцев, сколь и для их врагов, но принцип действия остается неясным. В то время зажигательные снаряды были стандартным орудием войны и широко использовались и в древности, и в Средневековье. Все же эти прообразы огнеметов были оружием совсем иного рода, чем горшки с горючей смесью, забрасываемые посредством катапульт, огненные стрелы и т. д. Хотя арабы даже создали специальные подразделения, вооруженные аналогом «греческого огня», они не смогли успешно копировать это специфическое устройство.

Осадные башни часто использовались, когда нужно было взять штурмом сильно укрепленную цитадель. Но многие из крепостей и городов, которые планировалось штурмовать, находились среди такого ландшафта, что орудия этого типа были малоэффективны или просто бесполезны. Там же, где позволяли условия местности, их применяли очень широко. Например, в VI в. при осаде Амиды ромеями в 503 г. и при осаде Мартирополиса персами в 530 г. Авары для штурма Константинополя в 626 г. построили двенадцать высоких осадных башен. Рукописи XI столетия часто упоминают осадные башни, с которых полыхал «греческий огонь». Робер Гискар построил такую для осады Диррахия в 1081 г., а немного ранее Алексей I применил их при штурме Кастории.

Другими осадными орудиями были тараны. Легкие представляли собой переносные строения с крутой крышей и несколькими входами. Они различались по размеру и служили защитой для воинов. Более тяжелые колесные тараны, или «черепахи», могли использоваться только там, где позволял рельеф местности, и были слишком тяжелы при транспортировке. Это были деревянные срубы, защищенные от огня вымоченными в воде овчинами. Им не страшны были не только стрелы и копья осажденных, но и камни, сбрасываемые со стен. Размер и вес самого тарана определялся размером «черепахи», в которой он был закреплен. Эта важнейшая часть осадного парка применялась только против наиболее защищенных цитаделей.

Ход и продолжительность осады зависели от многих факторов. Кроме времени года и погодных условий, которые влияли на обеспечение армии съестными припасами, водой и фуражом, важную роль играл ландшафт вокруг крепости или города. Многие византийские крепости были возведены на кручах или в такой местности, пересечь которую войска неприятеля могли с трудом и только в пешем строю. Если подобные цитадели переходили из рук в руки, то это почти всегда было в результате голода или психологического воздействия на гарнизон и очень редко — бомбардировки и успешного штурма. Приступом брались крепости, расположенные в низинах или на относительно ровной поверхности с двумя или более путями подхода. Города-крепости Манзикерт и Клиат в восточной Анатолии доступны, по крайней мере, с двух сторон, и именно оттуда армии Романа IV в 1071 г. и Мануила I в 1176 г. подтащили к ним свои громоздкие осадные парки. К крепости Аморион колесные осадные машины могли приблизиться по нескольким направлениям, хотя и в неблагоприятных условиях.

Прежде всего, требовалось должным образом установить метательные орудия, иначе от них не будет толку. Чаще всего применялось строительство земляных валов, укрепляемых древесиной, на которые затаскивались осадные машины. Такие валы позднего ромейского периода упоминаются во многих письменных источниках, и их существование подтверждено археологическими раскопками. Возле крепости Дура-Европос все еще стоит такой вал времен Сасанидов, построенный из утрамбованной земли и кирпича, с путями подъезда для колесных осадных орудий. Интересно, что он даже возвышается над стенами, против которых был построен. Возведение подобного вала описано византийским автором XI столетия при осаде крепости Морея, в ходе войн Василия II с болгарами. Но и против таких инженерных сооружений имелись контрмеры. Во время осады Амида персами в 502–503 гг. ромейские солдаты вырыли подкоп под персидский вал и обрушили его. При уже упомянутой осаде Морей болгары также подкопались под вражескую насыпь и подожгли ее деревянные опоры, вызвав обвал.

Свидетельства того периода рассказывают о многих успешных и неудачных осадах, проводимых ромейскими полководцами. Как первая стадия, рассматривалась полная изоляция неприятельской крепости или города, с прекращением всех поставок. При этом всячески старались увеличить запасы в собственном лагере. Неудачи Василия I под стенами Тефрика и Мелитены объясняются тем, что гарнизон был предупрежден о ромейском нападении и хорошо запасся всем необходимым и, кроме того, располагал источниками воды. А византийская армия, напротив, вскоре исчерпала все ресурсы, разорив окрестности, чтобы прокормиться. Осада Тарсоса в 883 г. не удалась, потому что неопытный и небрежный командующий пренебрег укреплением и защитой собственного лагеря, не выставив даже надлежащего охранения, так что в итоге осажденная армия захватила ромеев врасплох и нанесла им серьезное поражение. Та же печальная история приключилась с полководцем, отвечавшим за контрнаступление против арабов на Крите, потерянном византийцами в 820 г. Победив неприятеля в поле и заставив его запереться в крепости, он полностью утратил бдительность. Арабская армия ночью внезапно напала и разгромила византийцев, преждевременно праздновавших победу. История знает много подобных случаев.

В 572 г. вялотекущий конфликт в ромейско-персидских отношениях вновь разразился войной, а ведь только в 562 г. Юстиниан и Хусру заключили «вечный мир», по которому ромейская сторона обязалась регулярно выплачивать Персии существенную сумму золотом. «Субсидии», как их эвфемистически называли, выплачивались в течение первых десяти лет, но никто не желал и далее придерживаться договоренности. Византийцы чувствовали себя униженными, а персы не желали и слышать об уступках. Византийские претензии на Кавказе были встречены персидскими требованиями субсидий для их арабских союзников, Лакхмидов. Ситуация вышла из-под контроля, когда персы вторглись в Йемен, который был занят дружественным Византии королем Абиссинии. Шейх химьяритов обратился к персидскому царю за помощью, и тот повелел выгнать абиссинцев и восстановить власть химьяритского шейха. Персидский командующий, или марзбан, Саиф возглавил экспедицию, которая вскоре превратилась в полномасштабную интервенцию. Это было уже слишком для местной династии, которая теперь обратилась в Константинополь. В то же самое время правители Армении от имени всего христианского населения умоляли императора Юстина защитить их от персов. Юстин согласился встать на защиту единоверцев. На резкий протест Хусру он ответил, что не может игнорировать обращение братьев-христиан.