比特币挖矿本质是依靠专业矿机提供算力，通过工作量证明机制完成交易验证、打包生成新区块，以此获取区块奖励与交易手续费的过程，并非像传统挖矿一样挖掘实体物质，整个流程完全依靠密码学算法与全网节点协同自动运行。
挖矿的第一步是收集和组装候选区块，全网用户发起的比特币交易，会先广播至网络进入内存池，也就是未确认交易的等待队列。矿工从内存池筛选交易，会优先选取手续费较高的交易，以此提升自身收益，同时在区块最开头生成一笔特殊的coinbase交易，这笔交易没有输入地址，专门用来发放挖矿所得的奖励，指向矿工自己的钱包地址。完成交易挑选之后，矿工计算出所有交易汇总而成的默克尔根，再拼接上上个区块哈希、时间戳、全网难度目标以及随机数nonce，组合成80字节的区块头，这就是挖矿计算的核心对象。
真正的算力竞争就围绕区块头展开，矿工反复修改nonce数值，不断对区块头执行双重SHA‑256哈希运算，目标是算出一个数值小于全网设定的难度目标的哈希结果。这套运算不存在任何捷径，只能依靠矿机进行海量暴力试算，矿机每秒能够完成万亿次哈希运算，算力越高，率先算出合格结果的概率就越大。当某一台矿机得到符合条件的哈希值之后，会立刻把完整新区块向全网广播，其他全节点只需要做一次哈希验算，就能快速确认答案是否有效，同时校验区块内每一笔交易不存在双重花费、签名合法，确认无误之后，全网节点就接纳这个区块，将它接续在区块链末端。
为了维持网络平均每十分钟产出一个区块的节奏，比特币内置自动难度调节机制，每产出2016个区块，大约两周时间，系统会统计这段时间实际出块总时长。如果全网算力上涨，区块产出速度变快，系统就会提高难度，要求哈希结果拥有更多前置零，加大计算门槛；如果算力流失出块变慢，则自动降低难度，把单次难度波动限制在四倍区间以内，避免网络运行节奏彻底失控。这套机制完全由协议代码自动执行，没有人为干预空间，不管参与挖矿的设备数量如何变化，都尽量保证出块节奏稳定。
早期普通电脑CPU就能够参与比特币挖矿，随着全网算力持续暴涨，CPU、GPU挖矿逐步被淘汰，现在市场上主流都是ASIC专用矿机，单台设备功耗极高，对供电、散热条件有严苛要求。普通个人单独挖矿成功出块的概率极低，绝大多数矿工都会加入矿池，把自身算力合并在一起共同参与竞争，矿池挖到区块之后，再按照各个矿工贡献的算力占比分配收益。矿工的收益分为两部分，一部分是区块补贴新发行比特币，会按照每21万个区块一次的周期进行减半，另一部分来自区块内全部交易的手续费，未来比特币全部发行完毕之后，矿工的收入将完全依靠交易手续费维持网络运转。
