Η ιστορία των βυζαντινών σημαιών είναι αρκετά ενδιαφέρουσα και εθνικοϊστορικά σημαντική. Ο δικέφαλος αετός είναι σύμβολο που απαντά συχνά σε οικόσημα, εμβλήματα και σημαίες. Το σύμβολο συνδέεται με τη βυζαντινή αυτοκρατορία, καθώς τη βυζαντινή οικοσημολογία, Ο σταυρός και η σφαίρα στα νύχια του αετού αντιπροσωπεύουν τη διπλή εξουσία του αυτοκράτορα (κοσμική και πνευματική), και ο δικέφαλος αετός την κυριαρχία των βυζαντινών αυτοκρατόρων από την ανατολή έως τη δύση.
Αρχικά, το Βυζάντιο χρησιμοποιούσε τη ρωμαϊκή σημαία, που σύμφωνα με την παράδοση σχεδίασε ο στρατάρχης Μάριος (157-86 π.Χ.) και έφερε την ονομασία σίγνο (signum). Η σημαία αυτή, η οποία ήταν κόκκινη και έφερε ασημένιο αετό με ανοικτές φτερούγες και... χρυσούς κεραυνούς στα νύχια του, αποτελούσε ίσως το μοναδικό πράγμα που δεν άλλαξε στην πολυτάραχη Ρώμη, η οποία άλλαξε τόσες μορφές πολιτεύματος και υπέφερε αιματηρές και απειλητικές εμφύλιες και πολέμιες συγκρούσεις.
Η μοναδική τροποποίηση που έγινε στη ρωμαϊκή σημαία ήταν να μεταβληθεί το χρώμα του αετού σε χρυσό και, ταυτόχρονα, να στερηθεί τους κεραυνούς του κατά την εποχή του αυτοκράτορα Αδριανού (117-138 μ.Χ.). Οι βυζαντινοί ονόμαζαν την κόκκινη αυτή σημαία φοινικίδα, λόγω ακριβώς του χρώματός της.
Η πρώτη καθαρά βυζαντινή σημαία σχεδιάστηκε το 312 μ.Χ., όταν ο Μέγας Κωνσταντίνος (306-337), προετοιμάζοντας το στρατό του για να αντιμετωπίσει τον τύραννο Μαξέντιο, είδε θεϊκό οιωνό, ένα φωτεινό σταυρό να λάμπει στο μεσημεριάτικο ουρανό με την επιγραφή "EN ΤΟΥΤΩ ΝΙΚΑ", τερματίζοντας τη χρήση της (ειδωλολατρικής) ερυθράς σημαίας με τον αετό.
Τη νέα σημαία που σχεδίασε ονόμασε λάβαρο και μ' αυτήν νίκησε στις 26 Οκτωβρίου του 312 στον Τίβερη ποταμό. Έκτοτε, κάθε δυναστεία του Βυζαντίου χρησιμοποιούσε και τη δική της ιδιόμορφη σημαία· ανάμεσα στα σύμβολα που χρησιμοποιούνταν ήταν η ημισέληνος, η ανεστραμμένη ημισέληνος, ο σταυρός, το χριστόγραμμα κ.τ.λ.
Το ρωμαϊκό αετό στη βυζαντινή σημαία επανέφερε ο αυτοκράτορας Ιουλιανός (361-363), γνωστός και ως Αποστάτης ή Παραβάτης (λόγω των ειδωλολατρικών του αντιλήψεων), ξεσηκώνοντας θύελλα αντιδράσεων στην Κωνσταντινούπολη. Μετά το θάνατό του, το μισητό πλέον μισοφέγγαρο (υπήρξε το έμβλημα της θεάς Αρτέμιδος) διαγράφηκε από τη σημαία, διατηρήθηκε όμως ο περήφανος αετός που έβλεπε δεξιά, ο οποίος και αποτελούσε άρρηκτα συνδεδεμένο σύμβολο με τους Έλληνες και το Βυζάντιο.
Όμως, η μεγάλη αλλαγή στη βυζαντινή σημαία, η οποία και της έδωσε την τελική της (με μικρές παραλλαγές) μορφή, έγινε στα χρόνια του Ισαάκιου Κομνηνού (1057-1059). Ο φωτισμένος αυτός αυτοκράτορας καταγόταν από Οίκο της Παφλαγονίας, όπου στην πόλη Γάγγρα υπήρχε ο θρύλος της ύπαρξης φτερωτού αετόμορφου και δικέφαλου θηρίου (γνωστού ως Χάγκα), το οποίο και κοσμούσε το θυρεό του κτήματος της οικογένειάς του στην Καστάμονη. Έτσι και ο Ισαάκιος το χρησιμοποίησε ως έμβλημα του Βυζαντίου, πάνω σε κίτρινο φόντο, θέλοντας να κυβερνήσει υπό την ηθική προστασία του. Δε συνάντησε καμία αντίσταση, αφού ο αετός της σημαίας είχε ήδη δεχθεί τόσες πολλές τροποποιήσεις.
Το ίδιο ακριβώς έμβλημα χρησιμοποίησε και το Οικουμενικό Πατριαρχείο (προσθέτοντάς του μία ποιμαντορική ράβδο στο αριστερό του πόδι και ένα αυτοκρατορικό σκήπτρο στο δεξί), απ' όπου το οικειοποιήθηκαν οι Φράγκοι και οι Έλληνες το 1204 με την πρώτη άλωση της Πόλης.
Τότε άρχισε να χρησιμοποιείται από το Θεόδωρο Λάσκαρη Α΄ (1204-1222) στη Νίκαια, το παράλλαξε όμως ο Ιωάννης Γ΄ ο Βατάτζης (1222-1254), προσθέτοντας ρομφαία στο δεξί του πόδι και υδρόγειο με σταυρό στο αριστερό πόδι του αετού, ενώ παράλληλα μεγάλωσε τις πτέρυγές του και το ράμφος του έγινε ανοικτό, με τη γλώσσα του να κρέμεται, σημάδι της απειλητικότητάς του. Η σημαία αυτή διατηρήθηκε μέχρι τις 15 Αυγούστου 1261, όταν ο Μιχαήλ Η΄ Παλαιολόγος (1261-1282) - ο οποίος και είχε την τύχη να ανακαταλάβει την Κωνσταντινούπολη - πρόσθεσε κορώνα πάνω από τα δύο κεφάλια του αετού, στοιχείο το οποίο διατηρήθηκε μέχρι και τη μοιραία εκείνη Τρίτη, 29η Μαΐου 1453, όταν ο Μωάμεθ Β΄ ο Πορθητής (1432-1481) κατέλαβε την Κωνσταντινούπολη.
Εδώ θα πρέπει να σημειώσουμε ότι ο βυζαντινός στόλος χρησιμοποιούσε - κατά τα πρώτα κυρίως χρόνια της Αυτοκρατορίας - διαφορετική σημαία απ' αυτήν που χρησιμοποιούσαν οι χερσαίες δυνάμεις: αρχικά, χρησιμοποιήθηκε λευκή σημαία που έφερε κυανό σταυρό με τέσσερα Β, ένα στην κάθε γωνία του, ενώ αργότερα, αφού επανήλθε ο αετός στην επίσημη βυζαντινή σημαία, και πάλι ο στόλος χρησιμοποιούσε διαφορετική σημαία, η οποία έφερε την εικόνα της Παναγίας, αετό με ανοικτές πτέρυγες και το μονογράφημα του Χριστού.
Η σημαία αυτή, αρχικά κόκκινη και, από την εποχή του Νικηφόρου Φωκά (963-969), κυανόλευκη, διατηρήθηκε μέχρι τα χρόνια των Κομνηνών (11ος - 12ος αιώνας).
Μετά την πτώση της Βασιλεύουσας, το δικέφαλο αετό χρησιμοποίησαν ως σύμβολο αρκετά κράτη, ανάμεσά τους η Ρωσική Αυτοκρατορία και διάφορα τευτονικά και φράγκικα κρατίδια. Ο δικέφαλος αετός επιζεί στις μέρες μας στην αλβανική σημαία, ενώ χρησιμοποιούταν και στη γερμανική αυτοκρατορική σημαία μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα, απ' όπου τον "δανείστηκε" και τον παράλλαξε η Αυστρία, που χρησιμοποιεί μονοκέφαλο αετό στη σημαία της. Ο δικέφαλος αετός επίσης χρησιμοποιείται ως σύμβολο από την Εκκλησία της Ελλάδος, ειναι το έμβλημα του Γενικού Επιτελείου Στρατού (με την επιγραφή "ΕΛΕΥΘΕΡΟΝ ΤΟ ΕΥΨΥΧΟΝ") και του Γενικού Επιτελείου Εθνικής Φρουράς (ΓΕΕΦ) της Κύπρου.