比特币的运行机制，本质上是一套由密码学、点对点网络、工作量证明和经济激励共同组成的公开记账系统。它不依赖银行或单一服务器，而是让全球节点按照同一套规则验证交易、同步账本，再由矿工通过算力竞争获得新区块记账权。用户真正持有的并不是某个钱包里的实体比特币，而是能够支配链上未花费交易输出的私钥，钱包只是管理密钥、生成地址和发起交易的工具。
一笔比特币转账通常从私钥签名开始。发送者的钱包会选择此前收到、但尚未使用的UTXO作为输入，填写接收地址、转账数量和找零地址，再用私钥完成数字签名。交易随后被广播到点对点网络，节点会检查签名是否有效、输入是否真实存在、UTXO有没有被重复使用，以及输出金额是否超过输入金额。验证通过的交易会进入内存池，等待矿工打包。这里的余额并非账户数据库中的一个数字，而是多个UTXO的总和，这也是比特币与传统银行账户模型的重要区别。
矿工的核心任务不是简单地把交易盖章，而是将交易组织成候选区块，并不断修改区块头中的随机数，计算哈希，直到结果低于网络设定的目标值。这就是工作量证明机制。哈希结果具有近似随机性，矿工只能依靠大量设备反复尝试，算力越高，找到有效区块的概率越大。平均来看，比特币网络约每10分钟产生一个区块，难度则每2016个区块调整一次，目标是把出块节奏维持在大约两周完成一个周期。成功出块的矿工可获得区块补贴和交易手续费，矿工通常会优先选择手续费率较高的交易。
新区块被挖出后，并不会因为矿工宣布成功就自动成为有效账本。其他节点还要重新验证区块中的每笔交易、区块大小、时间、奖励数额、前一区块哈希以及工作量证明是否符合规则。区块通过验证后，会接在已有链条末端，后续区块继续在它之上生成。由于每个区块都记录前一区块的哈希，篡改历史交易就必须重新计算该区块及其后续所有区块的工作量，且还要追上诚实网络，因此确认次数越多，交易被逆转的成本通常越高。比特币的最终性属于概率意义上的安全，并非传统支付系统那种瞬间不可撤销。
比特币的发行和安全也被写入协议规则。区块补贴每产生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 BTC，新增供应速度随之下降，总量上限约为2100万枚。随着补贴逐步减少，交易手续费在矿工收入中的重要性会提升。工作量证明并不代表网络绝对不会受到攻击，掌握多数算力的参与者可能尝试重组近期交易或进行双花，但仍无法凭空创造任意数量的比特币，也不能绕过私钥直接转走他人资产。对普通用户而言，理解私钥、UTXO、手续费、确认数和地址复用，比只关注价格涨跌更接近比特币运行机制的核心。
