比特币挖矿本质是依靠算力参与工作量证明共识，竞争交易记账权，完成交易验证并产出新比特币的去中心化运算过程，整个过程依靠SHA-256双重哈希运算完成，不存在任何投机解密捷径，只能依靠设备持续穷举运算获取有效结果。比特币网络中所有转账交易不会立刻上链确认，会暂时存放于内存池当中，矿工运行挖矿程序持续监听全网广播的交易信息，筛选合规交易构建候选区块，同时创建一笔特殊的Coinbase交易，这笔交易用来存放区块奖励与打包交易产生的手续费，也是新区块里第一笔交易。候选区块会收录上一个区块哈希值、交易汇总生成的默克尔根、时间戳、网络难度参数以及可变随机数Nonce，所有数据组合形成区块头，而矿工所有算力运算，都是围绕区块头持续计算哈希值展开。
正式挖矿竞争阶段，矿机不断更换Nonce数值，反复执行哈希运算，寻找小于网络难度目标的哈希结果，只有满足条件的哈希才被网络认定有效。很多新手会误以为挖矿是破解复杂密码，实际上只是一场全球同步开展的随机试错竞赛，算力越高，单位时间尝试次数越多，率先算出有效结果的概率更大。当一名矿工寻找到符合标准的哈希值后，立刻将完整新区块向全网广播，网络内所有节点自动开展校验，核查交易是否存在双重花费、签名是否合法、哈希结果是否匹配难度要求，全部校验通过后，新区块正式接入区块链，本轮竞争结束，获胜矿工获取对应的区块奖励，全网随即开启下一轮区块争夺。如果同一时段出现两个有效区块，网络会默认沿着最长链条继续延伸，较短链条内的运算成果直接失效，矿机只能重新投入新一轮运算。
为稳定网络出块节奏，比特币内置自动难度调节机制，网络目标维持平均每10分钟产出一个区块，每挖出2016个区块，系统自动统计周期内实际出块耗时并调整挖矿难度。若全网算力涌入，区块产出速度快于10分钟，网络会上调难度，需要哈希值满足更多前置零的条件；大量矿机关机离场、算力下滑时，难度随之降低，保障网络运转不会停滞。难度单次调整幅度存在上限，避免算力剧烈波动引发网络失衡。伴随着全网算力持续增长，挖矿硬件经历了CPU、GPU、FPGA三代更迭，如今市场主流挖矿设备均为ASIC专用矿机，通用电脑、显卡已经很难独立挖到完整区块，普通参与者大多选择接入矿池，联合众多矿工共享算力、分摊收益，降低单独挖矿收益不稳定的风险。
挖矿同时承担两大核心作用，一是持续验证全网交易，依靠海量算力抵御恶意篡改、双重支付等攻击，维护区块链账本不可篡改特性；二是完成比特币的初始发行，区块奖励按照规则大约每21万个区块迎来减半，新产出比特币数量持续收缩，比特币总量永久上限锁定在2100万枚。长远来看，当区块奖励逐步归零，矿工收益将完全依靠用户转账手续费支撑，手续费高低会随网络转账拥堵程度发生波动。需要认清现实，当下挖矿投入门槛较高，涉及设备采购、电力成本、场地运维、设备折旧等多项开支，市场行情、难度波动都会直接影响最终收益，潜在风险不容忽视，不要盲目入场。
