比特币依靠点对点分布式网络、密码学加密、工作量证明共识机制共同维持运转，在不存在中心化管理机构的前提下完成转账记账、代币发行与网络安全维护，整套工作机制围绕分布式公共账本搭建。整个网络由遍布全球的节点、矿工、用户钱包共同组成，所有参与者遵循统一协议规则，依靠数学规则建立信任，不用依赖银行、平台这类第三方中介处理资金往来。
比特币交易流程是整套机制的基础，钱包依托非对称加密技术区分公钥与私钥，私钥相当于资产所有权凭证，用户发起转账时，使用私钥对交易信息进行数字签名，之后交易信息通过P2P网络向全网广播。网络内的全节点会第一时间校验交易合法性，核查签名有效性、资金是否存在重复花费等问题，合规交易进入内存池排队等待打包。比特币采用UTXO记账模式，不存在传统账户余额概念，资产由一笔笔未花费的交易输出构成，每一次转账都会消耗旧输出，生成新的资产凭证。
挖矿与工作量证明是比特币实现记账共识的核心环节。矿工持续监听网络内等待处理的交易，挑选交易组建候选区块，不断变换随机数进行哈希运算，争夺满足网络难度条件的计算结果。率先算出有效结果的矿工，把新区块广播到全网，其他节点快速验证区块有效性，验证通过后各个节点同步更新本地账本。网络自动调节挖矿难度，保证平均每十分钟产出一个区块，同时区块奖励机制控制比特币产出速度，按照既定周期完成产量减半，从底层限定比特币总量上限。
区块链链式存储结构保障账本难以篡改，每一个区块头部都记录上一个区块的哈希值，同时依靠默克尔树汇总区块内部全部交易信息。一旦区块内任意一笔交易数据被修改，对应的哈希数值会发生改变，后续所有区块都会失效。网络遵循最长链共识原则，当出现多条分叉链时，节点自动选择累积工作量最大的链条作为主链。随着区块不断叠加，交易确认数量持续增加，想要篡改历史交易需要投入远超全网的算力，经济成本极高，以此实现账本安全性。
