比特币本质是一套基于P2P对等网络、密码学与工作量证明共识构建的分布式记账系统，没有中心机构管控，依靠全网节点共同维护公开账本，依靠UTXO交易模型、挖矿出块、链式存储、总量发行规则完成整套运转，以此解决数字货币的双重支付难题，实现去中心化的价值流转。
比特币并不存在传统账户余额概念，整套转账逻辑建立在UTXO未花费交易输出模型之上，每一笔比特币都对应某一笔历史交易的输出，用户钱包余额是所有归属于自身地址的UTXO总和。当用户发起转账，钱包会选取若干UTXO作为交易输入，设定收款地址、转账金额、找零输出以及交易手续费，再用私钥完成数字签名，签名能够证明资产归属，同时防止交易数据传输途中被篡改。签名完成之后交易将通过P2P网络广播扩散至全网各个节点，节点会校验签名有效性、UTXO是否已经被花费、交易格式是否合规，校验无误的交易进入内存池等待打包，不符合协议规则的交易会直接被网络丢弃。
挖矿就是全网矿工竞争记账的过程，也是比特币生成新区块的核心环节。矿工会优先选取手续费更高的交易，将内存池中的待确认交易组装成候选区块，区块内部记录前一个区块的哈希指纹、交易汇总默克尔根以及用于密码学计算的随机数。矿工反复修改随机数，不断运行SHA‑256哈希运算，寻找满足网络难度目标的哈希结果，率先算出符合条件结果的矿工获得本轮记账权，把候选区块广播全网。网络会动态调整挖矿难度，保证平均每10分钟产出一个新区块，以此稳定网络出块节奏。新区块广播后，全网全节点独立校验区块合法性，确认无误就把区块追加到本地区块链末尾，网络遵循累计工作量最大链规则处理短暂分叉，保证全网账本最终达成统一。
比特币的货币发行规则直接写在底层协议代码当中，依靠区块奖励完成铸币，初始每个区块奖励50枚比特币，每挖出21万区块奖励自动减半，受这套数学规则约束，比特币理论总供给上限固定为2100万枚。早期矿工收益主要来自区块奖励，随着奖励不断减半，交易手续费在矿工收益当中占比持续抬升，在未来区块奖励归零之后，手续费会成为矿工主要收入来源，持续支撑网络安全运转。全节点完整下载保存全部区块链历史数据，严格执行协议规则，手机轻钱包不需要同步完整账本，依靠全节点获取交易信息，普通用户不需要运行节点也能够正常收发比特币。一笔交易被写入区块代表一次确认，随着后续区块不断叠加，交易篡改成本呈指数级上涨，行业普遍认为6次区块确认之后，这笔交易就具备极高的不可逆性。
