比特币挖矿本质是依靠算力竞争获取记账权，完成交易校验、生成新区块并获取比特币奖励的整套网络维护流程，它既是比特币新币产出的唯一渠道，也是保障分布式账本安全不可篡改的核心机制。在没有中心化机构的比特币网络中，转账交易不会立刻入账，全部汇集在内存池等待处理，矿工的首要工作就是抓取内存池内的交易，优先挑选手续费较高的交易集合，组装成待运算的候选区块，区块内部分为区块头和区块体两部分，区块体存放具体转账记录，区块头保存上一区块哈希、时间戳、难度目标、默克尔根以及nonce随机数，全部哈希运算只围绕区块头展开，并不重复计算区块内每一笔交易的完整数据。
挖矿的算力竞赛并不是求解复杂数学方程，而是不断更换nonce随机数，反复执行SHA‑256双重哈希运算，暴力试算得到一串满足网络难度目标的哈希输出，输出哈希必须以规定数量的零开头才算有效结果，哈希算法具备单向不可逆的特点，不存在捷径推算答案，只能依靠设备每秒哈希运算次数也就是算力，提升猜中有效结果的概率。一旦某台矿机率先算出合格哈希，就会把完整新区块向全网广播，网络内所有全节点快速校验区块合法性，核对PoW结果、交易签名、余额逻辑，确认无误后就接纳这个区块接入主链，完成一轮记账周期，整个网络协议设定理想状态下平均每十分钟产出一个区块，用来平衡网络传播延迟，降低区块分叉发生概率。
为了稳住十分钟的平均出块节奏，比特币内置难度自动调节机制，每累计生成2016个区块，大约两周时间，系统统计这段时间实际出块耗时，如果全网算力上涨、出块速度过快，就自动调高挖矿难度，增加哈希输出前置零的位数，反之算力流失出块变慢，则降低难度门槛，单次难度调整存在上下四倍的浮动限制，避免算力剧烈波动造成网络运行紊乱。早期普通电脑CPU就能够参与挖矿，随着全网算力持续扩张，逐步过渡到GPU，最终演化成专用ASIC矿机主导的行业现状，普通个体单机挖到区块的概率被无限压低，绝大多数散户会选择加入矿池，众多矿工汇聚算力共同参与竞争，无论哪个成员挖出区块，都依据每个人贡献的算力份额分摊区块收益，以此抹平单次挖矿极强的运气成分。
挖矿成功的矿工能够拿到两类收益，第一类是coinbase特殊交易带来的区块奖励，这也是新比特币流入市场的来源，奖励数额按照协议每产出210000个区块完成一次减半，持续压缩新币产出速度，约束比特币2100万枚的总量上限；第二类为区块打包收集的全部交易手续费，网络转账拥堵的时候手续费占比会明显抬升，未来区块奖励不断缩减之后，手续费会成为矿工收入的主要来源。同时挖矿间接构筑账本的防篡改能力，想要修改历史某一个区块的数据，就必须重新完成该区块以及后续全部区块的全部PoW运算，要追上当前主链的进度，需要掌握全网过半算力，随着链条不断向后延伸，篡改旧区块的成本会指数级抬升，日常交易一般等待6个区块确认，就基本认定转账记录难以被推翻。
