比特币挖矿本质并不是挖出实体数字硬币，而是通过算力竞争抢夺分布式账本的记账权限，完成交易打包、网络安全维护，新比特币只是这套机制下发给矿工的激励报酬。很多刚接触币圈的用户会产生误解，以为矿机可以直接“产出”比特币，实际上比特币本身就存储在区块链账本当中，挖矿行为是维护整个比特币网络运转的核心环节，新币只是配套的经济激励，并非挖矿的核心目标。
矿工的第一步工作，是收集比特币网络内存交易池里的转账记录，筛选交易完成校验，剔除双重支付、签名异常的无效交易，优先把手续费更高的交易组装进候选区块。每一个区块分为区块头与区块体两部分，区块体存放大量真实转账数据，80字节大小的区块头承载着挖矿竞赛的全部关键信息，包含上一个区块的哈希指纹、交易集合生成的默克尔根、时间戳、网络难度目标以及可不断改动的随机数nonce。整个网络会维持平均每十分钟产出一个新区块的节奏，把一段时间内全网发生的转账批量固化进区块链链条。
算力竞赛的核心，就是反复对区块头执行SHA‑256双重哈希运算，不断更换随机数做暴力试错，直到算出来的哈希输出数值低于网络设定的难度目标。这并不是传统意义上求解数学方程，哈希算法具备不可逆特性，没有捷径可以推算目标结果，只能依靠矿机每秒亿万次的反复碰撞尝试。网络会每2016个区块自动调整挖矿难度，当全网算力上涨，难度就同步抬高，以此牢牢守住十分钟的平均出块节奏。谁率先碰撞出符合规则的哈希结果，就拿到本轮区块的记账权，随即把完整区块向全网广播。
区块广播之后，全网各个节点会独立校验区块合法性，核对工作量证明、交易有效性，确认无误后就将这个区块接续到自己本地的区块链副本末尾。成功打包区块的矿工，可以拿到两部分收益，一部分是coinbase铸币交易生成的区块奖励，按照四年减半的规则逐步缩减，这也是市面上所有新比特币的唯一来源；另一部分来自用户转账时支付的交易手续费。随着区块奖励持续缩减，手续费在矿工收益中的占比会持续提升，即便未来全部2100万枚比特币全部发行完毕，挖矿记账工作依旧需要持续运行，依靠手续费维持矿工参与网络维护的动力。
这套工作量证明机制同时承担比特币网络的安全防护，篡改历史区块就需要重新完成该区块以及后续所有区块的全部算力工作，需要投入极高的硬件与电力成本，高额的现实成本从经济层面遏制恶意攻击行为。普通个人设备早已无法独立挖出完整区块，当下绝大多数矿工都会接入矿池，将算力合并共同参与竞赛，挖到区块之后再依据每个人贡献的算力比例分配收益，这也是当前行业的主流挖矿模式。很多币圈新手容易把挖矿等同于炒币，实际上挖矿是网络底层服务，会面临电价波动、难度上涨、设备折旧等多重现实风险，收益存在极强的不确定性。
