尽管人们普遍认为双头鹰图案被用作东罗马帝国的官方旗帜和徽章，但实际上没有任何证据支持这一说法。把双头鹰的历史追溯到罗马帝国的鹰帜，也是一种想当然，实际上双头鹰图案在公元前两千年开始的某个时候，已经从美索不达米亚向西进入安纳托利亚，从巴比伦、赫梯开始这个图案就一直被引用（图1）。
单头鹰和双头鹰在东罗马的使用，大约都从 12 世纪中叶开始，出现在科穆宁王朝皇族成员建造的建筑装饰中，例如1152年由至尊者（Theotokos）伊萨克·科穆宁在色雷斯西部费赖所建的救世圣母（Theotokos Kosmosoteira）修道院的单头鹰浮雕。双头鹰则在帕列奥洛格王朝时期更为常见，比如伯罗奔尼撒半岛东南部米斯特拉斯著名的镶嵌石板图案（图2）。
但是，这种图案并非只在拜占庭使用，在塞尔柱土耳其的清真寺、堡垒、宫殿和安纳托利亚商队驿站中，双头鹰作为象征力量的神祇（泛灵论）与护佑符号频繁出现。其使用高峰出现在罗姆苏丹国大塞尔柱统治者阿拉丁·凯库巴德一世（1219-1237年）及其继任者吉亚苏丁·凯霍斯鲁二世（1237-1246年）时期。1243年克塞山战役后，随着塞尔柱人摒弃包括动物纹饰在内的前伊斯兰传统，这一图案迅速衰落。（图3 十三世纪锡瓦斯迪夫里伊大清真寺医院的双头鹰浮雕）
帕列奥洛格王朝的拜占庭皇帝将双头鹰作为皇室高级成员的象征。皇帝本人则始终通过华丽的珠宝服饰彰显身份，例如1374年阿索斯山金玺诏书中，特拉比松的阿莱克修斯三世身着紫袍佩戴珠宝，而皇后服饰则绣有双头鹰纹样（图4）。
某些情况下，皇帝足下会铺设饰有鹰纹的软垫（souppedion），如米海尔八世（单头鹰）或安德洛尼库斯二世（双头鹰）的肖像所示。唯一记载双头鹰旗帜的场合，是约翰八世参加佛罗伦萨大公会议时所乘船只——该场景也出现在圣彼得大教堂的菲拉雷特青铜门上。此外，金底红鹰纹章还被半自治的摩里亚专制君主国及帕列奥洛格家族的姻亲——莱斯博斯岛的加蒂鲁西家族使用。米蒂利尼城堡（1355 年至 1462 年间为加蒂鲁西家族所统治）的浮雕中，左侧为帕列奥洛格家族符号，中央双头鹰胸前嵌有加蒂鲁西纹章，右侧则是热那亚的多利亚家族的鹰徽（图5）。
双头鹰在帕列奥洛格家族分支统治在特拉比宗帝国（1204-1461 年）和邻近的克里米亚南部泰奥多罗公国（1475 年落入奥斯曼人之手）也能看到，事实上，14-15 世纪的西方海航图上使用双头鹰作为特拉比宗而不是君士坦丁堡的标志。另外单头鹰也见于特拉比宗的钱币中。
其他巴尔干国家也效仿了"拜占庭模式"：以塞尔维亚为首，保加利亚及斯坎德培统治下的阿尔巴尼亚亦然。1472年后莫斯科公国（及后来的俄罗斯）也采用该纹章。君士坦丁堡普世牧首区、阿索斯山以及牧首区辖下的海外希腊正教会，至今仍以黄底黑双头鹰作为旗帜或徽记。但是，将双头鹰归为东罗马帝国独享存在双重谬误：首先，该图案通过罗马传承时已具有数千年跨文化历史；其次，没有任何图像或文献证据表明它是拜占庭的官方标志或旗帜。
