比特币挖矿核心遵循PoW工作量证明共识，矿工依靠算力竞争区块记账权，完成交易校验、哈希解谜、区块广播，同时获得区块补贴与交易手续费，整套规则全部写在底层协议代码中，不存在人为干预空间。矿工不会去求解传统意义上的复杂数学方程，而是不断变换区块头内部的nonce随机数，反复执行双重SHA‑256哈希运算，暴力试算，直到输出的哈希结果小于网络设定的难度目标，才算拿到有效区块资格。区块头包含上一区块哈希、交易汇总默克尔根、时间戳、难度目标以及nonce，任意一项数据改动，哈希输出就会完全变化，以此保证链上交易记录难以篡改。当某一名矿工算出合格哈希，会立刻把完整区块向全网广播，其余全节点快速校验区块全部规则，校验无误之后，这个区块才正式接入区块链账本。
为维持平均十分钟出一个区块，比特币内置难度自动调节机制，每产出2016个区块，大约两周时间，系统会统计这一周期真实出块耗时，自动上调或者下调挖矿难度目标。如果全网算力暴涨，区块产出速度快于十分钟，难度就会抬升，需要更多哈希运算才能命中目标；如果大量矿工退出、算力下滑，难度就随之降低，保障网络出块节奏稳定。单次难度调整存在上下限，最多调整至原来的四倍或者四分之一，避免算力剧烈波动造成网络运行异常。个人单机矿机直接挖到完整区块的概率极低，现在市场绝大多数矿工都会加入矿池，把算力合并在一起共同参与竞赛，一旦矿池挖出区块，收益会按照每台设备贡献的算力占比进行分配，以此抹平单次挖矿的巨大随机性风险。
挖矿收益分为区块补贴和交易手续费两个部分，区块补贴是比特币新币发行的唯一渠道，遵循固定的减半规则，每挖出210000个区块，大约四年，补贴金额直接减半。创世区块诞生之初，每个区块补贴50枚比特币，经过数次减半之后，当前每个区块的新币补贴已经大幅收缩，随着时间持续推移，补贴会不断缩小，理论上在2140年前后区块补贴归零，届时矿工的全部收入将完全来自用户转账支付的手续费。用户发起转账时可以自主设置手续费，网络拥堵的时候，手续费越高的交易，越容易被矿工优先打包进区块，交易池当中积压的待确认交易，会成为矿工筛选打包对象的来源，矿工拥有自主选择交易的权限，不会强制收纳全部待确认转账。
挖矿同时承担维护比特币网络安全的作用，大量分散的算力分布在全球各处，想要篡改已经上链的历史区块，攻击者需要重新完成该区块以及后续全部区块的工作量证明，需要掌握全网过半算力，成本代价极高，这也是比特币账本防篡改的底层逻辑。但挖矿并非只要硬件达标就可以参与，矿机硬件迭代、电费成本、减半周期、难度持续上涨，都会直接改变挖矿的实际收益水平，旧设备很容易出现产出无法覆盖电力开销的情况。普通参与者需要理清协议底层规则和现实市场条件之间的差异，不能单纯依靠理论规则判断挖矿的实际回报。
