比特币挖矿本质上不是把藏在网络里的比特币挖出来，而是矿工使用专用计算设备参与交易打包、争夺新区块记账权，并以工作量证明维护整个网络的共识。矿工需要不断计算区块哈希，找到低于网络目标值的结果，成功者才能把候选区块广播出去，等待其他节点验证。这个过程既承担了新比特币发行功能，也让没有中心机构管理的支付网络拥有一套公开、可验证的记账规则。
一笔比特币交易发出后，会先进入节点的内存池，矿工软件从中挑选交易，通常会优先选择手续费率更高的订单，随后生成一个候选区块。区块里除了交易数据，还包括前一区块哈希、时间戳、难度目标和随机数等信息。矿机真正反复计算的是区块头哈希，常见流程是不断调整 nonce，必要时改变币基交易中的额外字段，让最终结果满足网络设定的难度要求。这个结果很难找到，却很容易被其他节点验证，正是工作量证明的关键所在。
比特币网络并不会因为矿机越来越多，就让新区块源源不断地产生。协议把平均出块时间设定在约10分钟，网络每2016个区块，也就是大约两周，重新调整一次难度。全网算力上涨，挖矿难度会提高；部分矿工关机，难度则可能回落。矿工找到有效区块后，获得的收益主要由区块补贴和交易手续费组成。2024年4月20日达到第840000个区块后，区块补贴从6.25枚降至3.125枚，比特币总量上限仍为2100万枚，发行速度会按既定规则逐步放缓。
早期普通电脑也能参与比特币挖矿，后来竞争加剧，CPU和显卡逐渐退出主流，专门执行哈希计算的ASIC矿机成为主要设备。单台矿机独自找到区块的概率很低，现实中更多矿工会接入矿池，把算力集中起来共同工作，再依据提交的有效计算份额分配收益。矿池能让回款更加平滑，却不会改变挖矿依赖算力、电价、设备效率和运行稳定性的事实。电费、矿机折旧、托管费用、散热条件、网络延迟以及矿池手续费，都会直接影响最终利润。
挖矿的价值也不能只看每天产出多少币。矿工需要拿真实的设备和能源成本参与竞争，攻击者若想篡改历史交易，就必须重新完成相关区块及后续区块的工作量证明，并持续追赶诚实链条，成本会随着确认区块增加而迅速上升。矿工无法凭空增加奖励，也不能把无效交易强行写入主链，因为全节点会按照协议规则拒绝不合格区块。随着最后一枚比特币逐步接近发行上限，区块补贴的重要性会下降，交易手续费和网络安全之间的关系将更加受到关注。
