比特币本质是一套依托P2P对等网络、密码学、工作量证明共识与UTXO账本模型搭建的去中心化电子现金系统，依靠开源代码预设规则自动运行，脱离任何中心化机构管控，依靠全网节点共同维护公开分布式账本，以此实现点对点价值转移，同时解决数字资产长期存在的双重支付难题。整套机制环环相扣，密码学保障资产权属，共识机制统一全网交易记录，发行规则内置在底层协议中，构成比特币运行的底层根基。
比特币没有传统账户体系，采用独特的UTXO未花费交易输出模型记录资产，不存在独立的账户余额数据。每一笔转账都会消耗过往交易生成的UTXO，同时创建新的UTXO，钱包余额本质是地址名下所有未花费输出的总和。资产所有权依靠椭圆曲线密码学保障，私钥是唯一资产凭证，由私钥可以推导出公钥，公钥再次哈希运算生成对外转账使用的比特币地址，公钥无法逆向推算私钥，只有持有私钥才能生成合法数字签名发起转账，任何没有有效签名的交易都会被全网节点直接拒绝。交易创建完成后会向整个P2P网络广播，全网节点独立校验签名、UTXO状态，过滤掉违规、重复支付的无效交易。
交易完成广播后并不会立刻生效，需要依靠挖矿完成共识确认，比特币采用工作量证明PoW作为核心共识机制。全球矿工收集网络内待确认交易打包进候选区块，持续暴力运算寻找符合难度条件的哈希值，率先算出结果的矿工获得区块记账权，新区块会附带前一个区块的哈希值，首尾相连形成区块链。网络代码设定平均每10分钟产出一个新区块，每产出2016个区块，系统自动调整挖矿难度，抵消算力波动带来的出块速度变化。当网络出现区块分叉时，全网节点统一遵循累计工作量最大的主链规则，短链上未确认交易自动失效，以此让全网账本数据达成统一。
比特币代币发行机制与挖矿深度绑定，第一笔出块奖励为50枚比特币，协议规定每挖出21万个区块奖励自动减半，按照出块速度换算大致每四年触发一次减半，总量永久锁定在2100万枚，无法人为增发。矿工收益分为区块奖励与用户支付的交易手续费，随着区块奖励持续缩减，手续费将长期成为矿工维持网络运转的重要激励。这套经济激励机制吸引参与者持续提供算力维护网络安全，想要篡改历史区块交易记录，攻击者需要掌控全网绝大多数算力，成本极高，从经济层面大幅降低恶意攻击发生的可能性。
链式数据结构赋予比特币不可篡改特性，一旦交易被打包写入区块，修改区块内任意信息都会改变区块哈希值，后续所有区块链接全部失效，攻击者需要重新完成后续全部区块的工作量证明。所有区块数据公开可查，任何人都可以运行完整节点下载全部账本，实现交易透明可追溯，但地址不会直接绑定真实身份，具备假名特征。整套机制兼顾开放性与安全性，也是后续大量加密资产与区块链项目重要的技术参考原型。
