比特币挖矿本质是基于工作量证明PoW的全网记账竞赛，矿工依靠算力争夺区块打包记账权，完成交易校验、账本更新，同时获取区块奖励与交易手续费，并不是传统意义上挖掘实物矿产。整个机制承担两大核心作用，一是完成全网转账交易的确认上链，二是按既定规则发行新的比特币，比特币所有新增流通的币都来源于挖矿产出，没有中心化机构可以随意增发代币。很多新手容易把挖矿理解成破解密码，实际上不存在解密过程，全部是暴力重复哈希运算比拼速度。
挖矿完整流程从收集待确认交易开始，全网用户发起转账之后，交易先进入内存池等待处理，矿工会优先挑选手续费更高的交易，校验交易签名是否合法、防止重复花费，把上千笔交易整理组装成候选区块，同时生成一笔特殊的coinbase交易，这笔交易专门用来给矿工发放挖矿收益，只能写在区块最开头位置。候选区块内部分为区块头和交易集合两大部分，区块头保存上一个区块的哈希指纹、默克尔根、时间戳、难度目标以及可不断变动的随机数Nonce，默克尔根可以压缩汇总区块内全部交易信息，方便全网快速校验交易有没有被篡改。
真正的挖矿竞赛，就是不断修改随机数Nonce，对区块头执行双重SHA‑256哈希运算，算出的哈希字符串必须小于网络设定的难度目标才算解题成功。这个数学题目没有捷径算法，只能依靠设备海量重复试错，谁的算力越高，试错速度越快，抢先算出合格结果的概率就越大。当一名矿工算出符合条件的哈希值，立刻把完整新区块向整个比特币网络广播，网络上所有全节点会独立校验区块的全部条件，一旦验证全部通过，这个区块就正式链接到原有区块链末尾，账本完成更新，获胜矿工拿到对应的区块奖励加上区块内全部交易手续费；如果校验失败，区块直接被网络丢弃，矿工不会得到任何收益。
为了维持网络平均十分钟出一个区块的节奏，比特币自带动态难度调节机制，每挖出2016个区块之后，系统会统计实际出块耗时，自动调高或者降低哈希运算的难度目标。全网算力暴涨的时候，难度就会上升，需要算出开头拥有更多零的哈希结果；全网算力下降，难度随之降低，以此保证无论参与挖矿设备多少，区块产出节奏基本保持稳定。也正是这套机制奠定账本安全基础，想要篡改历史区块，必须重新完成该区块以及之后所有区块的全部工作量证明计算，需要掌握绝大多数全网算力，现实当中实现成本极高，以此实现账本难以篡改的特性。随着难度持续走高，早期CPU、显卡挖矿早已被淘汰，现在基本依靠专用ASIC矿机参与竞争，普通个人单独挖矿成功概率极低，大部分矿工选择加入矿池，按算力贡献份额瓜分挖矿收益。
