比特币的核心工作机制是基于点对点分布式账本与密码学共识算法构建的去中心化电子现金系统，依托工作量证明机制完成交易记账、全网共识与区块生成，全程无需第三方中介参与，依靠全网节点协同维护账本一致性。
比特币运行的底层基础是区块链分布式账本，全网每一个参与节点都会存储完整的交易历史数据，不存在单一中心服务器掌控所有信息。用户发起比特币转账交易后，交易信息会先在全网节点中进行广播，所有节点都会同步接收这笔交易数据，在正式记账前，节点会先验证交易的合法性，包括确认发送方拥有对应数额的比特币、交易签名符合加密规则、不存在双重支付问题，过滤掉无效交易后，合规的交易才会被纳入待打包的交易池中等待处理。
区块打包与记账环节依靠矿工完成，矿工通过算力竞争求解加密数学难题，这个过程就是工作量证明，全网矿工持续消耗算力进行哈希运算，第一个算出符合系统设定难度答案的矿工，获得当前区块的记账权。矿工将交易池内的多笔交易打包整理成新的区块，同时附上上一个区块的哈希值，以此形成链式结构，区块内还会记录随机数、时间戳等关键信息，保证区块的唯一性和时序性，算出答案的矿工会把新区块广播至全网，其他节点验证解题结果和交易无误后，就会同步更新自己的账本，将新区块接入区块链尾部。
比特币的共识规则和总量约束是机制稳定运行的关键，系统会根据全网总算力动态调整数学难题的难度，保证平均每10分钟产出一个新区块，避免算力波动造成出块速度过快或过慢。比特币总量被协议固定为2100万枚，随着区块不断产出，区块奖励会按照约定规则逐步递减，最早期每个区块奖励50枚比特币，之后每产出21万个区块奖励减半一次，目前区块奖励已经经过多次减半，矿工的收益除了区块奖励外，还包含用户支付的交易手续费，这套设计既保障了矿工参与记账的动力，也从源头限制了比特币的发行总量，不会出现法币超发的情况。
密码学技术贯穿比特币整个运行流程，非对称加密算法为用户资产提供安全保障，每个比特币用户拥有私钥和公钥，私钥是用户掌控资产的唯一凭证，由用户自行保管，公钥会衍生出钱包地址，作为交易的收发标识，转账时发送方用私钥对交易信息签名，全网节点通过公钥验证签名真实性，确认交易归属，哈希算法则保障区块数据不可篡改，一旦区块内的交易信息被修改，区块对应的哈希值就会发生变化，整条区块链的链式结构就会失效，全网节点很容易识别出篡改行为，保障账本数据的安全性。
