以太坊整体依托分布式区块链底层架构搭建，核心依靠权益证明共识机制、以太坊虚拟机、默克尔帕特里夏树加密存储、点对点网络四大基础技术，叠加智能合约编译体系实现完整运行，同时依靠分层扩容技术解决网络性能短板，整套技术体系也是它区别于比特币的关键。
共识机制是以太坊网络达成全网数据统一的核心技术，项目上线初期采用Ethash算法的工作量证明机制，依靠矿工算力打包区块；完成合并升级之后全面切换为权益证明模式，参与者质押以太币成为验证节点确认交易，不再需要大量算力挖矿。这套共识搭配信标链调度系统，协调全网验证节点分工协作，大幅降低运行能耗，同时保障网络不会被单一主体操控，维持去中心化特性。底层数据依靠Keccak‑256哈希算法加密，区块之间链式绑定，任意一笔记录被篡改都会改变区块哈希值，无法瞒过全网节点查验，保障链上数据不可篡改。
以太坊虚拟机也就是EVM，是整个生态的核心组件，属于一套隔离的全球通用运算环境。开发者使用Solidity、Vyper这类专用语言编写代码，编译成字节码后部署至虚拟机中运行，每一个以太坊节点都会同步执行代码，保证运算结果完全一致。系统配套设置了Gas计费机制，每一步运算都会消耗对应燃料，由ETH支付手续费，以此杜绝无限循环恶意代码占用全网资源。网络采用两种账户模型，普通钱包外部账户依靠私钥签名发起交易，合约账户由部署的代码自主运行，DeFi项目、NFT平台全部都是依靠合约账户实现自动化运作。账户余额、合约数据依靠默克尔帕特里夏树结构存储，能够快速完成数据核验，减少节点同步数据的压力。
点对点P2P通信技术负责连接全球各地节点，依靠专用节点发现算法自动匹配网络节点，节点之间加密传输交易与区块数据，不存在中心化服务器管控。为解决主网交易速度慢、手续费偏高的问题，官方确立模块化分层技术方案，主网仅负责最终结算，二层网络采用Rollup技术批量打包大量交易，再把极简凭证上传至主网，大幅提升整体处理速度。后续还会落地分片技术与零知识证明技术，进一步扩大数据承载能力，降低二层网络的验证成本，完善整套技术框架。
