比特币依靠点对点P2P网络、UTXO交易模型、工作量证明共识机制、区块链链式存储、密码学签名与难度自动调节这套完整体系实现去中心化记账，不需要中心化机构，即可完成交易发起、验证、打包上链以及账本同步更新的全流程，这也是比特币整套工作机制的核心构成。整个网络由分布全球的各类节点共同维护，全节点保存完整区块链账本，轻节点只同步必要校验信息，所有节点相互连通，交易消息会向全网广播，以此消除单一服务器故障带来的系统风险，任何一笔转账都要经过多个环节校验，才能最终完成确权。
比特币没有传统银行式的账户余额记录，而是采用UTXO未花费交易输出模型，每一笔比特币都以交易输出的形式存在，用户的余额本质是钱包私钥能够解锁的全部UTXO集合。当用户发起转账时，钱包会选取对应数额的UTXO作为交易输入，通过私钥生成数字签名证明资产归属，同时生成收款地址与找零地址对应的交易输出，差额部分作为交易手续费给到矿工。交易生成之后被推送至内存池等待打包，网络中的节点会先校验签名合法性、UTXO是否已经被花费，过滤掉双重花费等非法交易，校验通过才会扩散至全网，手续费高低直接影响交易被打包的速度，网络拥堵阶段低手续费交易会长时间滞留在内存池。
挖矿与工作量证明是比特币实现共识记账的关键机制，矿工从内存池挑选交易组装候选区块，区块分为区块头和区块体，区块体存放打包的全部交易，区块头记录上一区块哈希、默克尔根、时间戳、难度目标以及随机数Nonce。矿工不断变更Nonce重复计算区块头哈希，争夺满足难度条件的结果，率先算出有效哈希的矿工获得新区块记账权，同时拿到区块奖励与打包收集的交易手续费。比特币会每2016个区块自动调整挖矿难度，把平均出块时间稳定维持在十分钟左右，即便全网算力大幅波动，出块节奏也不会出现剧烈偏移。新区块完成之后会广播到全部网络节点，各节点独立校验区块的工作量证明、默克尔根、交易合法性，校验无误才接纳该区块，追加到本地区块链末尾。
区块链链式结构与交易确认规则保障账本的不可篡改，每个区块保存上一个区块的哈希指纹，前后区块环环相扣，一旦修改某一个区块内任意一笔交易，该区块哈希就会全部改变，后续所有区块哈希同步失效，想要篡改账本就需要重新完成整条分叉链的工作量证明。网络遵循最长链原则，当出现短暂区块分叉，节点默认选择累积算力最多的链条作为主链。一笔交易被写入区块代表获得一次确认，币圈实操当中普遍将6次确认视作交易基本不可逆，对应大约一小时时间，商家大额资产划转一般都会参考确认数判断交易安全性，0确认交易仅为网络广播状态，依旧存在回滚风险，并不适合高价值资产收付。
密码学贯穿比特币整套运行逻辑，私钥是资产所有权的唯一凭证，通过非对称密码学衍生出公钥，再进一步生成比特币接收地址。私钥生成的数字签名，保证交易发起者身份真实，交易发出之后内容无法被第三方篡改，公钥地址对外公开可查，链上全部交易记录完全公开透明，任何人都可以通过区块链浏览器查询地址转账记录，但地址不会直接绑定现实身份，形成链上公开、身份匿名的特性。整套机制依靠经济博弈约束参与者行为，矿工作恶需要消耗大量算力成本，篡改账本的经济代价远高于潜在收益，以此在无中介环境中构建信任基础，同时代码限定总量2100万枚，区块奖励持续减半，规定了比特币的发行节奏。
