Среди ранних памятников – образ Ефрема Сирина на миниатюрах Минология Василия II (976–1025 гг., Константинополь), Лондонской (Феодоровской) псалтири (1066 г.) и в рукописи XI в., где святой представлен вместе с сирийским поэтом Иаковом Саругским (Дамаск, патриархия Сиро-яковитской церкви). В византийское время изображение Ефрема Сирина входило в состав храмовых декораций – обычно его образ находился среди преподобных в западной части наоса или в нартексе. Известны изображения святого в восточной части (роспись каппадокийских храмов – церковь Цистерны близ Авджылара, первая половина XI в.; церковь № 29а в Гёреме, первая половина XI в.) и в центральном пространстве храма (фреска церкви Пантелеимона в Нерези близ Скопье, 1164 г.). В Каппадокии помимо названных памятников образ Ефрема Сирина сохранился в Новом Токалы-килисе (конец X в.); в Ала-килисе в Белисырме (XI в.); в церкви св. Апостолов в Эрдемли (XIII в.). Со второй половины XI в. наиболее распространённым становится изображение Ефрема Сирина с куколем на голове. В куколе, коричневой монашеской мантии, с раскрытым свитком в левой руке он представлен в костнице Бачковского (Петрицонского) монастыря (конец XI – начало XII в.); в алтаре церкви монастыря преподобного Неофита на острове Кипр (около 1183 г.); Боянской церкви (1259 г.). В соборе монастыря Милешева фигура Ефрема Сирина на одной из лопаток стен, разделяющих композицию «Страшный Суд», распознаётся по надписи на свитке; предположительно Ефрем Сирин изображён в росписи церкви Святой Троицы монастыря Сопочани (1263–1268 гг.); церкви преподобного Ахиллия Ларисского в Арилье, Сербия (1296 г.); церкви апостола Петра в Расе, Сербия (последняя четверть XIII в.); церкви святителя Николая Орфаноса в Фессалонике (1309–1319 гг.); церкви великомученика Георгия в Старо-Нагоричино, Македония (1317–1318 гг.); церкви св. Таксиархов (архангелов Михаила и Гавриила) в Кастории, Греция (1359 г.); трапезной Протата на Афоне (начало XIV в.); церкви монастыря Нова-Павлица в Брвенике, Сербия (1381–1389 гг.); в нартексе церкви Святой Троицы монастыря Козия, Румыния (1386–1390 гг.); собора Нямецкого Вознесенского монастыря, Румыния (1497 г.). В иконописи изображения Ефрема Сирина известны, в основном, в составе избранных святых и на минейных иконах: триптих (начало XIV в.) и «Большой Деисус, со святыми» (вторая половина XV в.) из монастыря великомученицы Екатерины на Синае.