比特币挖矿本质上不是把某种数字矿石从网络里挖出来，而是矿工用专用设备不断进行哈希计算，争夺新区块的记账权。成功打包区块的一方，可以获得区块补贴和交易手续费，比特币也正是在这个过程中按照协议规则进入流通。挖矿同时承担着确认交易、排列账本顺序和维护网络安全的任务，因此它既是比特币的发行机制，也是整个系统的共识机制。
用户发起转账后，交易会在点对点网络中传播，暂时等待在节点的交易池里。矿工从中挑选交易，通常会优先处理手续费率更高的订单，再把这些交易和一笔特殊的coinbase交易组合成候选区块。区块头只有80字节，却包含前一区块哈希、交易默克尔根、时间、难度目标和随机数等关键字段。前一区块哈希负责把区块首尾相连，默克尔根则把区块内所有交易压缩成一个指纹，交易内容稍有变化，整个结果就会改变。
真正的计算竞赛发生在这里：矿机不断修改nonce，必要时还会改变coinbase里的extra nonce，从而生成新的默克尔根，再对区块头执行双重sha-256哈希。矿工并不是在寻找某个固定答案，而是在海量结果中碰运气，直到算出一个小于或等于网络目标值的哈希。这个过程没有捷径，算力越高，每秒尝试的次数越多，理论上找到有效区块的概率越大。新区块广播后，各个全节点会独立检查交易签名、utxo是否被重复花费、区块奖励是否超额，以及工作量证明是否达标，任何一项不符合规则，区块都会被拒绝。
比特币网络会根据全网算力变化自动调整挖矿难度，目标是让新区块平均约每10分钟出现一次，难度通常按照每2016个区块进行调整。也正因为出块结果具有随机性，单个矿工即使拥有设备，也可能长时间没有收益。现实中的主流参与方式是加入矿池，矿池把任务拆分给大量矿工，矿工提交达到较低门槛的份额来证明自己贡献了算力，矿池一旦挖到有效区块，再按照份额或算力贡献分配收益。专用asic矿机由此取代了早期的cpu和显卡，挖矿逐渐变成重资产、强运营的行业。
奖励结构也决定了比特币的稀缺性。区块补贴并非永久不变，每产生210000个区块大约减半一次，2024年4月20日完成第四次减半后，单个区块的补贴降至3.125枚btc；比特币总量上限则被设定为2100万枚。随着补贴持续下降，交易手续费在矿工收入中的比重会逐步提高。理解这一点，就能看出挖矿并不等于稳定赚钱，矿机价格、电费、网络难度、比特币价格、矿池费率和设备折旧都会影响最终回报。它更像一场长期的算力与成本竞争，而不是买台机器就能自动产生收益的简单生意。
