比特币挖矿的过程本质上是维护其网络运行的核心机制，它是一个通过大量计算来解决复杂数学难题、验交易、并将之打包并永久记录到公共账本（区块链）上的多环节协作任务。这个过程不仅创造了新的比特币，更是整个比特币系统得以安全、去中心化运转的基石。矿工们利用专用设备进行哈希运算，竞争获取新区块的记账权，成功后即可获得系统发放的比特币奖励及包含在区块内的交易手续费，从而实现了参与网络维护与获得经济回报的统一。
挖矿过程始于交易的收集与验证。当用户在比特币网络上发起转账时，这笔交易会向全网广播。遍布全球的矿工节点会持续监听网络，收集这些尚未确认的交易信息。矿工们会依据比特币协议的规则严格验证每一笔交易，例如检查发送者的数字签名是否有效、其账户余额是否足以支付，并确保没有双重支付等欺诈行为。只有通过验证的合法交易才会被纳入候选列表，等待进入下一个环节。这意味着，在真正开始消耗算力解题之前，矿工首先扮演了网络交易审核员的角色，确保了即将被记录数据的真实性与合规性。
验证工作完成后，挖矿便进入核心的计算竞争阶段。矿工会将一批经过验证的交易打包成一个预备区块。这个区块除了包含交易数据外，还有一个被称为区块头的关键结构，它包含了前一区块的哈希值、时间戳、交易数据的默克尔根以及一个可变的随机数。挖矿的目标是，通过不断调整这个随机数，使得整个区块头经过SHA-256加密算法计算后得出的哈希值，小于或等于当前网络设定的一个极小的目标值。由于哈希函数的特性，这个结果无法预测，矿工只能依靠硬件进行海量的随机尝试。全球所有参与竞争的矿工都在进行同样的计算，如同进行一场每十分钟一轮的数学竞赛，第一个找到符合条件随机数的矿工，即宣告成功挖出了新区块。
比特币价值的攀升和参与者的增多，挖矿活动已从早期个人电脑即可参与，演变为高度专业化和规模化的产业。为了应对呈指数级增长的挖矿难度，专用的ASIC矿机成为市场主流，其计算能力远超普通计算机配件。独立矿工单打独斗获得收益的概率变得极低，因此矿池模式应运而生。矿池将众多矿工的算力集结起来，形成一个庞大的计算集群，共同参与区块的挖掘竞赛。一旦矿池成功挖出区块，所获得的奖励则会按照各个矿工贡献算力的比例进行分配。这种方式虽然使收益在矿工之间被分摊，但也极大地平滑和稳定了个人矿工的收益曲线，降低了参与门槛和波动风险，构成了当今比特币挖矿生态的主要组织形式。
当某个矿工或矿池成功找到有效解后，会立即将这个新区块向全网广播。其他节点在收到新区块后，会对其中的所有信息进行独立且严格的复核，包括验证随机数是否真的能使区块头哈希值满足要求、区块内的交易是否全部有效等。一旦通过绝大多数节点的共识验证，这个新区块就会被添加到现有区块链的末端，成为不可篡改的公共账本的一部分。与此成功挖出该区块的矿工将获得一笔由系统新生成的比特币作为区块奖励，以及该区块中所有交易附带的交易手续费。一轮完整的挖矿周期结束，网络随即开始下一轮区块的竞赛。整个过程周而复始，不仅源源不断地将交易固化，也以竞争性奖励的方式实现了比特币的稳健发行与网络安全的加固。
