比特币挖矿本质是全网矿工通过完成工作量证明竞争区块记账权，依靠SHA256哈希运算求解密码学难题，完成交易打包记账的同时获得区块奖励与交易手续费，这套机制既是比特币的发行方式，也是保障区块链账本不可篡改的核心安全基础。挖矿并非简单的数字计算游戏，整套流程严格遵循比特币协议规则，全网算力共同维护去中心化账本，每十分钟左右产出一个新区块，所有运算逻辑都开源透明，任何人都可通过节点校验挖矿结果的合法性。
挖矿的核心底层是SHA256哈希算法，该算法具备单向不可逆的特性，任意原始数据输入后都会生成固定长度的256位二进制哈希值，哪怕原始数据改动一个字符，最终哈希结果都会完全改变，且无法通过哈希值反向推算原始信息。矿工开展挖矿工作时，首先会从全网交易内存池中筛选待确认的交易，优先打包手续费更高的交易，将这些交易信息整理成候选区块，区块头会包含前一区块的哈希值、交易默克尔根、时间戳、随机数nonce等核心数据，前一区块的哈希值作用是把新区块和历史账本串联，形成链式结构，保证整条区块链的连续性。
矿工的核心工作就是不断调整区块头里的随机数nonce，对区块头数据进行两次SHA256哈希运算，反复比对运算结果是否小于全网动态设定的难度目标值，这个目标值会要求哈希结果前缀带有大量连续的0，由于哈希结果完全随机，不存在快速求解的捷径，只能依靠算力不断穷举尝试。早期普通CPU、显卡还能参与挖矿，随着全网算力暴涨，普通硬件运算效率完全无法达标，目前挖矿全部采用专用ASIC矿机，每秒可进行万亿次以上的哈希运算，即便如此，单个矿工很难独立算出符合条件的哈希值，行业普遍采用矿池联合算力的模式，集合全网矿工的算力共同解题，挖到区块后再按照算力占比分配奖励。
比特币协议设置了严格的难度调整机制，每产出2016个区块大约两周时间，全网会根据整体算力自动上调或下调难度目标，确保无论全网算力如何波动，平均出块时间始终稳定在十分钟。挖矿成功的矿工找到符合条件的哈希值后，会立刻将新区块广播至全网，所有全节点会同步校验区块内交易合法性、工作量证明是否达标，确认无误后新区块就会被正式写入区块链，矿工随之获得对应奖励。比特币初始区块奖励为每个区块50枚比特币，每产出21万个区块约四年时间奖励就会减半一次，当前区块奖励为6.25枚比特币，奖励还会叠加区块内所有交易的手续费，按照协议规则比特币总量上限为2100万枚，区块奖励会逐步递减至零，2140年左右所有比特币将全部挖出，届时矿工的收益将完全依靠交易手续费维持。
同时挖矿过程也是比特币交易的确认过程，矿工打包交易的行为解决了点对点电子现金的双重支付问题，让无需第三方中介的转账得以落地，整个挖矿体系没有中心化管控节点，参与门槛公开平等，算力分布越分散，比特币网络的抗攻击能力就越强。
