Высшей точкой и поворотным пунктом в войне арабов с византийцами стала осада Константинополя в 717 – 718 гг. Когда арабы захватили Малую Азию, император Феодосий III ушел в монастырь, но в этот критический момент руководство взял на себя профессиональный военный Лев Исавр (Сириец). Он быстро восстановил и укрепил внушительные фортификационные сооружения Константинополя – до применения пороха такие стены были неприступны для штурмуюших и город можно было взять только осадой. Поскольку Константинополь был с трех сторон окружен водой, казалось, все зависело от соотношения сил противостоявших флотов, а арабы имели здесь огромное численное превосходство. Однако Лев смело и изобретательно руководил двенадцатимесячной обороной города, и, когда осаду сняли, византийский флот преследовал противника до Геллеспонта, там арабы попали в шторм и от их сил уцелела малая доля. Для арабов это оказалось незабываемым бедствием. Благодаря последовавшей затем в 739 г. победе при Акроине Лев вынудил арабов окончательно оставить западную часть Малой Азии.
Успехи Льва Исавра были достигнуты благодаря наращивавшейся на протяжении долгого времени боеспособности армии и флота. Со времен Велизария главную силу византийских войск составляла тяжелая конница. Воина защищали длинная, от шеи до бедер, кольчуга, круглый щит средних размеров, стальной шлем, латные рукавицы и стальные башмаки. Кони переднего ряда также были защищены стальными нагрудниками. Все кони были под большими удобными седлами с железными стременами. Вооружение состояло из широкого меча, кинжала, небольшого лука с колчаном стрел, а также длинного копья. Иногда к седлу прикреплялся боевой топор. Как их римские предшественники и в отличие от других западных армий, до XVI в. византийские войска носили установленную форму одежды: накидка поверх доспехов, вымпел на конце копья и плюмаж шлема были определенного цвета, отличавшего конкретную воинскую часть. Чтобы позволить себе такое оснащение, конник должен был обладать значительным состоянием. Всем командирам и на каждых четверых-пятерых воинов полагался денщик. Это тоже обходилось дорого, но имело смысл, дабы воины могли сосредоточиться на чисто военных обязанностях и благодаря хорошему питанию поддерживать хорошую физическую форму. История богатой Византийской империи свидетельствует, что немного комфорта не вредит требованиям боеспособности.
Функции пеших войск ограничивались обороной гористой местности и гарнизонной службой в крепостях и важных городах. Большую часть легкой пехоты составляли лучники, тяжеловооруженные пехотинцы имели копье, меч и боевой топор. Каждому подразделению из 16 человек полагались две повозки для перевозки оружия, продовольствия, кухонных принадлежностей и шанцевого инструмента. Византийцы сохранили классическую римскую практику строительства через регулярные промежутки укрепленных лагерей, и в авангарде армии неизменно находились инженерные войска. На каждое подразделение в 400 человек приходился офицер медицинской службы и шесть-восемь санитаров-носильщиков. За каждого вынесенного с поля боя носильщики получали вознаграждение – не столько из гуманитарных соображений, а скорее из-за того, что государство было заинтересовано в скорейшем восстановлении боеспособности раненых.
Краеугольным камнем византийской военной системы была оперативно-тактическая подготовка: византийцы брали хитростью и умением. Они справедливо считали, что способы ведения боя должны варьироваться в зависимости от тактики противника, и тщательно изучали приемы потенциального врага. Важнейшими военными трудами того времени являются «Стратегикон» Маврикия (ок. 580 г.), «Тактика» Льва Мудрого (ок. 900 г.) и наставление по ведению пограничной войны Никифора Фоки (отвоевавшего у арабов Крит и Киликию, в 963 – 969 гг. бывшего императором).
Маврикий реорганизовал устройство и систему комплектования армии. Он разработал иерархию подразделений и частей от простейшего подразделения из 16 воинов до «мерос», дивизии в составе 6 – 8 тысяч воинов. Существовала соответствующая иерархия командиров, причем назначение всех военачальников рангом выше центуриона находилось в руках центрального правительства. После Юстиниановых войн численность тевтонских наемников в византийской армии сильно сократилась. В империи не было всеобщей воинской повинности мужчин, но существовала система, требовавшая от областей в случае необходимости посылать определенное количество людей для военной подготовки и действительной службы. Пограничные области подразделялись на округа, называвшиеся «клиссурами», которые, например, могли состоять из горного перевала и крепости. Командование клиссурой часто служило ступенькой к успешной военной карьере. В поэме X в. «Дигенес Акритас» описывается жизнь на границе Каппадокии, где властвовавшие в стране воинственные феодалы совершали бесконечные набеги на арабские территории Киликию и Месопотамию.