Μετά το τέλος της θρησκευτικής έριδας της Εικονομαχίας (726-843), το Βυζάντιο, περιορισμένο πλέον στις ανατολικές επαρχίες της αυτοκρατορίας, αποκτά μεγαλύτερη ομοιογένεια και φθάνει σε μεγάλη ακμή.
Η χριστιανική θρησκεία, η ελληνική γλώσσα και η ελληνορωμαϊκή παράδοση διέπουν την κρατική οργάνωση, τον καθημερινό βίο, την τέχνη και τον πολιτισμό. Από τον 9ο αιώνα, η αυτοκρατορία διαθέτει ανθηρή οικονομία, ισχυρή στρατιωτική οργάνωση και σύνθετο κρατικό μηχανισμό υπό τον απόλυτο έλεγχο του αυτοκράτορα. Αντίστοιχα, στην κεφαλή της Εκκλησίας βρίσκεται ο Πατριάρχης. Το Βυζάντιο, με χαρακτήρα οικουμενικό και ακτινοβολία σε όλο τον τότε γνωστό κόσμο, αποτελεί το μεγαλύτερο οικονομικό και πολιτιστικό κέντρο του καιρού του. Στη βασιλίδα των πόλεων, την Κωνσταντινούπολη, ανθίζουν τα γράμματα, οι τέχνες, οι επιστήμες και η φιλοσοφική σκέψη.
Η Βοιωτία, μετά τα ταραγμένα χρόνια των λεγόμενων σκοτεινών χρόνων (7ο-8ο αι.), παραμένει σημαντικό πολιτικο-οικονομικό κέντρο. Από τα τέλη του 7ου αιώνα υπάγεται στη μεγάλη διοικητική και στρατιωτική περιφέρεια του «Θέματος της Ελλάδoς», που περιλαμβάνει την Αττική, την Εύβοια και άλλες περιοχές του κεντρικού ελλαδικού χώρου. Στα τέλη του 9ου αιώνα πρωτεύουσα του θέματος ορίζεται η Θήβα, η οποία αργότερα (τέλος 10ου - αρχές 11ου αι.), αναδεικνύεται και σε εκκλησιαστική μητρόπολη.
Στη Βοιωτία εγκαθίστανται σημαντικοί κοσμικοί και εκκλησιαστικοί αξιωματούχοι, εκπρόσωποι της επαρχιακής διοίκησης της αυτοκρατορίας, όπως ο στρατηγός τουΘέματος της Ελλάδας, που διορίζεται απευθείας από τον αυτοκράτορα. Από τους εκκλησιαστικούς αξιωματούχους ξεχωρίζει για την κοινωφελή δράση και το πολύπλευρο έργο του ο πολιούχος σήμερα άγιος της Θήβας Ιωάννης Καλοκτένης, μητροπολίτης κατά το δεύτερο μισό του 12ου αιώνα.
Η Βοιωτία κατά τους μεσοβυζαντινούς χρόνους γνωρίζει μεγάλη οικονομική και εμπορική ακμή. Στην περιοχή δραστηριοποιούνται κάθε είδους τεχνίτες και βιοτέχνες, ενώ έμποροι, ντόπιοι και ξένοι, διακινούν ποικίλα προϊόντα. Πολύτιμες πληροφορίες για την αγροτική οικονομία της περιοχής παρέχει το Κτηματολόγιο των Θηβών, ένας επίσημος κρατικός φορολογικός κατάλογος (τέλος 11ου - αρχές 12ου αι.), στον οποίο καταγράφονται οι μεγάλοι γαιοκτήμονες της Βοιωτίας και οι κατάλληλες για καλλιέργεια και κτηνοτροφία εκτάσεις που αυτοί κατείχαν.
Την ακμή της βυζαντινής τέχνης σηματοδοτούν ο ναός της Παναγίας Σκριπούς στον Ορχομενό (873/4), ένα από τα πρωιμότερα μνημεία της περιόδου σε ολόκληρο τον ελλαδικό χώρο, καθώς επίσης η μονή του Οσίου Λουκά, εγγεγραμμένη σήμερα στον Παγκόσμιο Κατάλογο της Πολιτιστικής Κληρονομιάς της UNESCO.
Η ίδια η Θήβα διέθετε ένα μεγάλο αριθμό εκκλησιών, από τις οποίες ωστόσο δεν σώζεται καμιά ακέραιη, λόγω κυρίως των ιστορικών περιπετειών της πόλης και των καταστρεπτικών σεισμών του 19ου αιώνα. Η αρχαιολογική έρευνα έχει φέρει στο φως μέχρι σήμερα τα κατάλοιπα 26 εκκλησιών, αποκαλυπτικών του οικοδομικού οργασμού της πόλης. Αρκετές διαθέτουν πλούσια μαρμαροθετημένα δάπεδα και εξαιρετικής ποιότητας γλυπτό και τοιχογραφικό διάκοσμο. Την ακμή της βυζαντινής γλυπτικής στη Βοιωτία μαρτυρούν τα αξιόλογα τοπικά εργαστήρια γλυπτικής της περιόδου, όπως το λεγόμενο «θηβαϊκό» του τέλους του 9ου αιώνα ή «του Οσίου Λουκά» των αρχών του 11ου αιώνα. Η δράση τους αναγνωρίζεται και σε άλλες κοντινές της Βοιωτίας περιοχές, όπως η Εύβοια και η Φθιώτιδα, παίζοντας καθοριστικό ρόλο στην άνθιση της γλυπτικής ολόκληρου του ελλαδικού χώρου.
Τους μεσοβυζαντινούς χρόνους η ζωή στη βοιωτική ύπαιθρο συνεχίζεται ακμαία. Τα αρχαιολογικά δεδομένα, που συνεχώς εμπλουτίζονται, σε συνδυασμό με τις γραπτές πηγές, μαρτυρούν την ύπαρξη ενός πυκνού δικτύου μικρών ή μεγαλύτερων σε έκταση οικισμών σε ολόκληρη τη Βοιωτία. Οι περισσότεροι από αυτούς παρουσιάζουν διαχρονική κατοίκηση και αναπτύσσονται στη θέση προγενέστερων οικισμών της αρχαιότητας.
Στην έκθεση αντιπροσωπεύονται τρεις σημαντικοί οικισμοί της Βοιωτίας, η Θίσβη, η Ξηρονομή και το Ακραίφνιο. Η Θίσβη με τη μακραίωνη αρχαία ιστορία, το Καστόριον όπως μετονομάζεται τους βυζαντινούς χρόνους, παραμένει μια σημαντική κώμη, στην οικονομική άνθιση της οποίας συμβάλλει αποφασιστικά η αλίευση και επεξεργασία της πορφύρας, του κοχυλιού από το οποίο παράγεται η ομώνυμη χρωστική, απαραίτητη για τη βαφή των πορφυρών μεταξωτών υφασμάτων που παράγονταν στη Θήβα. Στη Ξηρονομή, σε μικρή απόσταση από τη Θίσβη, αποκαλύφθηκαν κατάλοιπα εκκλησίας τουπρώτου μισού του 10ου αιώνα, σε χαρακτηριστικό για την εποχή αρχιτεκτονικό τύπο (μεταβατικός σταυροειδής εγγεγραμμένος με τρούλλο) και τμήμα μικρού νεκροταφείου ενός άγνωστου μέχρι σήμερα βυζαντινού οικισμού. Σε μικρή απόσταση από το σημερινό Ακραίφνιο και παραπλεύρως της Εθνικής Οδού Αθηνών-Λαμίας, εκτεταμένες ανασκαφικές έρευνες έφεραν στο φως τα κατάλοιπα βυζαντινού αγροτικού οικισμού κτισμένου στα ανατολικά της λίμνης Κωπαῒδας, με διάρκεια ζωής από το 10ο έως τα τέλη του 13ου αιώνα. Ο επισκέπτης στην ενότητα 12 θα δει πρώτα το ιδιαίτερα σημαντικό αργυρό πινάκιο που βρέθηκε στη Θήβα (Προθ. 184) με σφραγίδες της αυτοκράτειρας Ειρήνης της Αθηναίας, της πρώτης γυναίκας που ανήλθε στο βυζαντινό θρόνο, και του ανώτερου κρατικού αξιωματούχου Ιωάννη, βασιλικού σπαθαρίου και χαρτουλάριου του σακελλίου, χρονολογούμενο στα 780-797. Ακολουθούν αντικείμενα που συνδέονται με τη δράση κρατικών και εκκλησιαστικών αξιωματούχων στη Βοιωτία, όπως η επιγραφή από το ναό του Αγίου Γρηγορίου του Θεολόγου, ένα από τα σημαντικότερα μνημεία της Θήβας (872/3) που κτίστηκε με δαπάνη του κρατικού αξιωματούχου, βασιλικού κανδιδάτου Βασίλειου (βάθρο 129). Στην Προθήκη 186 εκτίθενται μολυβδόβουλλα, από τα οποία ξεχωρίζει εκείνο του μητροπολίτη της Θήβας Ιωάννη Καλοκτένη (Προθ. 186), καθώς επίσης χαρακτηριστικά νομίσματα της περιόδου, που αντανακλούν την οικονομική ευμάρεια της περιοχής. Στην Προθήκη 187 και στο βάθρο 130, παρουσιάζονται αντικείμενα που συνδέονται με το εμπόριο και την οικονομία της Βοιωτίας, όπως ζυγοί και αμφορείς. Ακολουθούν οι Προθήκες 188-189 με περίτεχνα κοσμήματα, αντικείμενα καλλωπισμούκαι εξαρτήματα ένδυσης που αντανακλούν την αγάπη των Βυζαντινών για καλλωπισμό, παρά τους περιορισμούς που έθεταν συχνά οι Πατέρες της Εκκλησίας.
Στην τελευταία προθήκη εκτίθενται αντιπροσωπευτικά εργαλεία της διαχρονικής ενασχόλησης των γυναικών με τη ραπτική και την υφαντουργία, ενώ στο βάθρο 131 εργαλεία για τις αγροτικές ασχολίες, τη βάση της οικονομίας της εποχής.
Στη συνέχεια, ψηφιακή προβολή με θέμα τη βυζαντινή πόλη εισάγει τον επισκέπτη στην οργάνωση ενός βυζαντινού νοικοκυριού. Πήλινα επιτραπέζια και μαγειρικά σκεύη (βάθρα 132-134) και αντικείμενα από τον εξοπλισμό ενός βυζαντινού σπιτιού (Προθ. 190-191) συνθέτουν την εικόνα του εσωτερικού μιας βυζαντινής οικίας. Στην Προθήκη 192 εκτίθενται αντικείμενα που συνδέονται με τη διασκέδαση που δεν έλειπε από τη ζωή των Βυζαντινών.
Στην επομένη θεματική ενότητα, με θέμα τη διακόσμηση των βυζαντινών ναών (βάθρα 135-142, 154-155), εκτίθενται αξιόλογα γλυπτά και τοιχογραφίες από τη Θήβα, ενώ στην Προθήκη 193 αντικείμενα που συνδέονται με την ιδιωτική ευλάβεια των κατοίκων της πόλης.
Στη συνέχεια η έκθεση είναι αφιερωμένη στη Θίσβη, το Ακραίφνιο και την Ξηρονομή, σε συσχετισμό με τις Προθήκες 194-201 όπου εκτίθενται αντικείμενα από τους δύο τελευταίους οικισμούς.
Η ενότητα 12 ολοκληρώνεται με διαδραστική προβολή για τα βυζαντινά μνημεία της Βοιωτίας και κλείνει με την Προθήκη 201α όπου εκτίθεται φύλλο χειρογράφου από ευαγγελιστάριο (λειτουργικό βιβλίο) των αρχών του 14ου αιώνα (Δωρεά Λουκά Παπαλεξανδρή).