比特币挖矿不是把数字货币从某处挖出来，而是矿工用算力竞争打包交易、生成新区块，并以工作量证明让全网对交易顺序达成共识。它同时承担网络记账、安全维护和新比特币发行的功能；矿工获得的区块奖励由区块补贴与交易手续费构成。
一笔比特币交易广播到网络后，会由节点检查签名、余额来源等规则，再等待进入区块。矿工从待确认交易中挑选并组合交易，构造候选区块，同时把交易哈希汇总成默克尔根，写入区块头。区块头包含前一区块哈希、时间戳、难度目标、默克尔根和随机数等字段；比特币工作量证明主要对这段80字节的区块头进行双重SHA-256哈希运算。
所谓解题，其实不是找到一道有固定答案的数学题，而是反复更换随机数等字段，让算出的哈希值低于网络设定的目标。哈希结果近似不可预测，矿机无法靠聪明地推导捷径，只能高速尝试。普通节点验证却很轻松：拿到候选区块后重新计算哈希，并检查它是否满足目标、交易是否合规。找到有效结果的矿工广播区块，其他节点验证通过后，才会把它接到各自认可的区块链上。
全网算力升降会影响出块速度，因此比特币每2016个区块调整一次挖矿难度，目标是让平均出块时间接近10分钟，而非保证每个区块都恰好间隔10分钟。新块连接旧块时会引用前一区块哈希，改动旧交易会让后续链接失效，攻击者必须重新完成后续工作量，并追赶诚实链。区块越多，推翻历史记录通常越困难，但确认并非瞬间绝对最终。
截至每个新区块的补贴为3.125枚BTC；补贴按协议每210,000个区块减半，交易手续费则随区块内交易而变化。现实挖矿多使用专用ASIC矿机，个人矿工常加入矿池：矿池按成员提交的份额估算贡献，再依规则分配收入，降低独自挖矿时长期没有区块奖励的波动。挖矿收益并非只看币价，还受矿机效率、电价、网络难度、矿池费率和手续费影响；算力越高，也不意味着投资必然回本。
