La pintura al fresco evolucionó durante el periodo carolingio. Entre los ejemplos conservados más antiguos de pintura mural prerrománica alemana destacan los de la iglesia abacial de San Jorge en Oberzel, en Reichneau; los de la capilla de San Silvestre en Goldbach, en la orilla alemana del lago Constanza; los de San Andrés, cerca de la antigua ciudad de Fulda, al noreste de Frankfurt. Sin embargo, el estilo de las pinturas murales que no se han conservado puede deducirse por los manuscritos miniados de la época. Estas obras continuaron en gran medida las tradiciones del arte paleocristiano y bizantino, pero incorporaron decoraciones muy complicadas, con motivos entrelazados de origen irlandés y zoomorfos germanos. Los ejemplos de pintura mural conservados incluyen motivos abstractos en los elementos arquitectónicos aislados, tales como columnas, y representaciones de escenas bíblicas y de las vidas de los santos en las grandes superficies murales. En estas composiciones, influidas por las pinturas y mosaicos orientales, las figuras son estilizadas y delicadas, ya que se concibieron como símbolos más que como representaciones naturalistas. De la extensa decoración mural realizada en otras zonas de la Europa occidental sólo se conservan algunos ejemplos, entre los que destacan los frescos, fechados en los siglos XI y XII, de las iglesias de San Juan de Poitiers y de Saint-Savin-sur-Gartempe, en la antigua provincia de Poitiers.En el ámbito de la península Ibérica la pintura románica está muy bien representada en las áreas catalano-aragonesa y castellana. Se conservan importantes restos pictóricos murales de muchos templos. En algunos casos todavía se pueden observar in situ las decoraciones murales de la edad media, pero la mayoría de las pinturas han sido trasladadas a lienzos y se conservan en diferentes museos del país.Deben distinguirse por una parte las representaciones murales pintadas al temple que cubrieron el interior de las iglesias, realizada sobre la superficie de los ábsides, la nave central y laterales o incluso el muro occidental, y por otra las pinturas sobre tabla de los antependios, piezas de madera rectangular que, con temas como el pantocrátor y el tetramorfo, la Virgen o las vidas de los santos, cubrieron los frentes de los altares principales.Dentro de la pintura mural se distinguen dos corrientes pictóricas. Por una parte, la corriente ítalo-bizantina desarrollada en el área catalana que recoge las fórmulas orientales, y por otra la corriente francesa, que continúa las formas del arte carolingio u otónico, centrada fundamentalmente en el área castellana.
En la corriente ítalo-bizantina los conjuntos de pintura mural más importantes proceden de Cataluña, de las iglesias de Santa María y Sant Climent de Taüll, Santa María de Esterri de Aneu y San Pedro de Burgal conservados en Barcelona (siglo XII, Museo Nacional de Arte de Cataluña). Las pinturas de la ermita de la Vera Cruz de Maderuelo (Segovia), conservadas en el Museo del Prado de Madrid, aunque pertenecientes al área castellana participan también de esta tendencia estilística, al igual que los frescos de la iglesia de San Baudelio de Berlanga (Soria), que se conservan en parte en el Museo del Prado y en diferentes museos y colecciones privadas estadounidenses.La corriente de influencia francesa está representada por las pinturas de la primera mitad del siglo XII del Panteón de los Reyes de la colegiata de San Isidoro de León, así como por los frescos aragoneses procedentes de la iglesia de los Santos Julián y Basilisa de Bagüés (Zaragoza), conservados en el Museo Diocesano de Jaca.Respecto a la pintura sobre tabla debemos de destacar los frontales de la Seo de Urgell y de Ix, el primero con la representación del Cristo en majestad con los apóstoles y el segundo con escenas alusivas a san Martín (ambos en Barcelona, Museo Nacional de Arte de Cataluña).Los mosaicos tuvieron una influencia bizantina incluso mayor que la pintura y se usaron extensamente en la decoración de las iglesias románicas italianas, especialmente en la basílica de San Marcos de Venecia y en las iglesias sicilianas de Cefalú y Monreale.