В самом конце VII в. в результате арабских завоеваний империя лишилась владений в Северной Африке. Арабы стали совершать опустошительные набеги на малоазиатские владения империи и угрожать господству Византии в бассейне Эгейского моря. В 670 г. арабский флот захватил город Кизик, расположенный в непосредственной близости от византийской столицы. Начиная с 674 г. корабли арабов ежедневно в течение пяти лет появлялись у стен Константинополя. Сухопутные силы арабов расположились у Халкедона, а их корабли вошли в Дарданеллы и высадили десант на европейском берегу. Это войско осадило город с суши. Бои приняли затяжной характер, тем более что каждую осень флот арабов уходил на зимнюю стоянку в Кизик. За это время защитники города успевали привести в порядок оборонительные сооружения и накопить силы для дальнейшей борьбы. Все попытки арабов штурмом овладеть Константинополем оканчивались неудачей. Особенно большие потери понесли арабы в 678 г., когда многие их суда были сожжены «греческим огнем». Арабы были вынуждены снять осаду. Возвращаясь в свои края, арабский флот попал в страшную бурю, которая погубила много кораблей. Неудача постигла и сухопутное войско арабов, которое на обратном пути потеряло 30 тыс. воинов в сражениях с византийцами. После этих поражений натиск халифата на Византию был остановлен на несколько десятилетий.
В августе 717 г. большая арабская армия вновь осадила Константинополь. Осаждавшие вырыли у стен города ров и построили каменные стены. Против башенных укреплений были установлены большие осадные машины. Огромный флот арабов вошел в воды Босфора, чтобы блокировать византийскую столицу со стороны моря. Но и на этот раз арабов постигла неудача в морских сражениях. Византийцы «греческим огнем» уничтожили многие из их кораблей, блокада со стороны моря не удалась. Окончилась неудачей и попытка штурмовать морские стены Константинополя. Между тем наступила на редкость суровая зима. В лагере осаждавших начался голод, арабские воины ели трупы павших. Весной на помощь к ним прибыла новая эскадра, но и ее византийцы разгромили. В довершение неудач в тылу у арабов появились союзные византийцам болгарские дружины. Положение осаждавших стало критическим. 15 августа 718 г. арабы вынуждены были снять осаду и отступить. Понесенный ими урон оказался огромным. Сухопутная армия потеряла у стен Константинополя более 100 тыс. воинов. Что же касается арабского флота, то в результате страшной бури, застигшей его при выходе из Дарданелл, к сирийским берегам вернулось лишь пять кораблей.
После этих событий арабам больше не удалось организовать осаду Константинополя. Однако угроза арабского нашествия висела над Византийской империей еще три десятилетия. Во всяком случае, император счел разумным удовлетворить требование арабского полководца Масламы о строительстве в Константинополе мечети. Такая мечеть и дом для приезжающих в город мусульман были построены в 717 г. Эту мечеть Константин Мономах даже обновил в 1049—1050 гг. в знак признательности за услугу, оказанную ему одним из сельджукских беев.
В начале VIII в., после войн с персами, аварами и арабами, численность населения столицы империи сократилась. Много жизней унесли эпидемии. В городе остро ощущалась нехватка воды. Водопровод, разрушенный аварами в 626 г., был восстановлен только через полтора столетия. Немалые трудности испытывал город из-за прекращения ввоза хлеба из Египта. В 715 г. дело дошло до того, что все жители, не располагавшие трехлетним запасом продовольствия, были выселены из столицы. Пришлось значительно увеличить производство собственного зерна, а также овощей и фруктов. Но несмотря на все испытания и трудности, значение Константинополя не уменьшилось. После завоевания арабами Александрии и Антиохии его роль в качестве основного торгового порта империи возросла.
Несмотря на войны и иные тяжелые испытания, византийская столица на протяжении многих веков сохраняла значение крупнейшего центра культуры средневековой Европы. Вплоть до XIII в. Константинополь был основой византийской цивилизации, впитавшей лучшие традиции культуры греко-римского мира и эллинистического Востока.
Важнейшими очагами византийской культуры были основанный в начале V в. университет и библиотека, созданная императором Юлианом в 361—363 гг. В Константинополе было много частных школ, которыми руководили выдающиеся ученые. В византийской столице получили развитие медицина и математика, астрономия и химия, философия и юриспруденция. В Константинополе жили и творили выдающиеся математики и зодчие Анфимий из Тралл и Исидор из Милета (VI в.), по проекту которых был сооружен храм св. Софии.
После закрытия в VI в. Афинской высшей школы («академии») Константинопольский университет не знал себе равных в империи. Он привлекал лучших ученых и мыслителей. Профессора университета входили в комиссию по подготовке Кодекса Юстиниана. В университете вообще уделяли праву особое внимание, ибо задача этого учебного заведения состояла прежде всего в подготовке слушателей к государственно-правовой деятельности. В пору потрясений, которые переживала империя в VII в., университет пришел в упадок, а затем вообще перестал функционировать. Долгое время единственным центром высшего образования в византийской столице была школа Константинопольского патриархата, располагавшаяся в императорском дворце. Ее уничтожил император Лев III Исавр, когда школа заняла сторону его противников в борьбе по вопросам религиозной политики.
Трактатами об устройстве и использовании астролябии были известны имена профессоров Константинопольского университета Ионна Филопона (конец VI в.) и Стефана Александрийского (первая половина VII в.). Имя профессора Георгия Хировоска (конец VI — начало VII в.) связано с известными грамматическими трактатами. Об авторитете и популярности Стефана Александрийского и Георгия Хировоска свидетельствуют их титулы «вселенских учителей». В Константинополе долгое время жил и творил выдающийся поэт Роман Сладкопевец (первая половина VI в.), в произведениях которого находили отклик думы и заботы простых людей. В VI—VII вв. значительное развитие получили в Константинополе архитектура, прикладное и изобразительное искусство. Многие из памятников этой эпохи дошли до наших дней.
В 20-х годах VIII в. жители Константинополя, как и все население империи, раскололись на два лагеря — иконоборцев и иконопочитателей. Иконоборчество было сложным явлением, возникшим в условиях исторического перелома, когда класс рабовладельцев уступил место классу феодалов, а рабы и свободные граждане превращались в крестьян и ремесленников средневекового феодального общества. Движение иконоборцев использовали в своих целях различные классовые силы, вследствие чего его социальная окраска менялась.
Иконоборцы в принципе отрицали возможность выражения представлений о мире с помощью изобразительного искусства. Когда император Лев III Исавр поддержал иконоборцев, издав в 726 г. знаменитый эдикт против почитателей икон, его телохранитель топором изрубил изображение Христа на бронзовых воротах императорского дворца. Иконоборцы объявили писание и почитание икон кознями дьявола. Церковный собор 754 г. предал анафеме всех, кто стремился изобразить на иконах лики святых «бездушными и безгласными вещественными красками». Культ икон иконоборцы объявили извращением христианства. В период иконоборческого движения уничтожались произведения искусства, связанные с религиозными сюжетами. Великолепные иконы сжигались, замечательные фрески безжалостно замазывались, шедевры мозаичного искусства разрушались.
Константинополь долгое время оставался ареной острейшей борьбы иконоборцев и иконопочитателей. Одним из эпизодов этой борьбы было выступление большей части духовенства империи во главе с константинопольским патриархом Германом против политики императора. Это столкновение в 729 г. завершилось лишением Германа патриаршего сана и его заменой ставленником партии иконоборцев.
Поддержка византийскими императорами движения иконоборцев определялась далеко не идеологическими причинами. Иконоборчество ослабляло экономические позиции церкви, успешно соперничавшей с василевсами. Воспользовавшись борьбой против иконопочитания, императоры стали прибирать к своим рукам сокровища византийских храмов. Вместе с тем императорам выгодно было и ослабление политической роли храмов и монастырей, делавшее византийскую церковь более зависимой от императорской власти. Лев III Исавр использовал, в частности, движение иконоборцев для усиления централизации государственного аппарата.
Борьба между иконопочитателями и иконоборцами продолжалась в различных формах в течение VIII — первой половины IX в. Она закончилась в 843 г. победой иконопочитателей. В последующий период византийской истории роль патриархов в политической жизни страны резко возросла. От их позиции зависело многое в жизни империи, а тем более в положении населения Константинополя.
В 740 г. город пережил тяжелое землетрясение. Разрушения были столь велики, что император ввел весьма значительный налог на нужды восстановительных работ. С горожан и в последующем продолжали взимать деньги на строительство укреплений. Восстановление и реконструкция разрушенных стен и зданий продолжались многие годы.
В годы правления императора Константина V (741—775) Константинополь оказался в центре охватившей империю гражданской войны. Константин был фанатичным приверженцем движения иконоборцев. Знать столицы новому императору не очень симпатизировала. Иконопочитатели решили использовать благоприятную ситуацию для восстановления культа икон. Заговор против Константина возглавил зять покойного императора Льва III, Артавазд. Призванием императора были военные походы. Вскоре после своего воцарения Константин выступил против арабов. Артавазд, приняв титул императора, напал на лагерь Константина во Фригии (Малая Азия). Константин отступил в город Аморий, где были сильны приверженцы Исаврийской династии. Артавазд же с помощью влиятельных союзников в самой столице овладел ею и добился провозглашения себя императором. После этого он отменил все указы, направленные против иконопочитания. Культ икон был, казалось, восстановлен.