比特币矿机挖矿本质就是依靠ASIC专用芯片反复执行SHA‑256双重哈希运算，通过工作量证明机制争夺区块记账权，完成交易确认、账本同步并获取区块奖励，整个过程并不是在挖掘实体数字资产，而是一场全网算力参与的密码学竞赛。很多币圈新手容易把挖矿理解成机器算出比特币，实际上矿机本身不生成币，只是通过海量的重复计算，证明自身付出的算力成本，以此获得网络认可的记账资格，比特币的发行、交易安全、账本一致性全部依托这套机制运转。
矿机实际运算的对象是80字节的区块头，区块头包含上一个区块哈希值、交易汇总默克尔根、时间戳、难度目标以及可变随机数Nonce，矿机的核心工作就是不停更换Nonce数值，对区块头反复做双重SHA‑256哈希计算，寻找出一个小于网络难度目标的哈希结果。哈希算法具备单向不可逆的特性，没有捷径可以直接推算出目标结果，只能依靠穷举试错，每一次更换Nonce就相当于一次抽奖尝试，算力越高，每秒尝试的次数越多，命中符合条件结果的概率就越高。普通CPU、显卡算力远远无法匹配当前全网竞争环境，现在比特币挖矿全部依靠ASIC芯片，芯片砍掉全部通用计算能力，只专注SHA‑256运算，以此实现极高的算力与能效比。
完整挖矿流程会从网络交易池开始，全网用户转账的比特币交易，会先存放在内存交易池等待打包，矿机配套的节点会优先挑选手续费更高的交易组装候选区块，同时生成一笔特殊的coinbase奖励交易，作为矿工收益来源放在区块第一条位置。候选区块组装完成之后，只提取区块头数据下发给矿机ASIC芯片进行哈希爆破，一旦某台矿机算出满足难度条件的哈希值，就立刻把完整区块向全网广播，其他网络节点会快速校验区块结果，校验只需要一次哈希运算，成本极低，确认无误之后该区块正式上链，本轮挖矿竞赛结束，所有矿机随即切换到下一个区块高度继续竞争。
为了维持网络大约10分钟出一个区块的节奏，比特币系统每产出2016个区块就会自动调整挖矿难度，全网算力上涨难度就抬高，算力下降难度随之降低，以此抵消算力波动带来的出块速度变化。这也解释了为什么矿机算力提升之后，不会缩短整体出块间隔，只会改变矿工个人挖到区块的概率。普通个人单台矿机面对庞大全网算力，单独挖到完整区块的概率微乎其微，绝大多数矿工都会接入矿池，把众多矿机算力合并在一起共同参与竞赛，矿池拿到区块奖励之后，再依据每台矿机提交的有效算力份额分配收益，同时扣除少量矿池服务费，这也是当前行业主流参与模式。
矿工的收益分为两部分，一部分是系统增发的区块奖励，会按照固定周期减半，以此约束比特币总量上限，另一部分来自用户转账时支付的交易手续费，未来区块奖励逐步衰减之后，手续费会成为矿工主要收入来源，也直接关系到整个网络长期运转的可持续性。
