比特币依靠P2P分布式网络、工作量证明共识以及UTXO记账模型，实现去中心化的价值转移，没有中心化机构管控账本，依靠密码学与全网节点共同维护整个系统的稳定运行。整个系统的底层是链式存储的账本，所有交易记录分散存储在全球无数全节点设备当中，不存在单一服务器，任何节点都可以完整保存全部历史数据，以此规避单点故障带来的风险。用户的资产控制权完全掌握在私钥手中，私钥通过椭圆曲线算法衍生出公钥，再经过多层哈希运算生成接收地址，转账时通过私钥完成数字签名，全网节点依靠公钥校验签名合法性，确认交易发起者拥有对应资产的支配权限。私钥一旦丢失或者泄露，对应的比特币资产就会永久损失，这也是比特币体系里最核心的安全要点。
比特币没有传统意义上的账户余额概念，采用UTXO未花费交易输出模式完成记账，每一笔转账都会消耗旧的交易输出，同时生成新的输出。简单来说，每一笔收到的比特币都是独立的输出单元，钱包显示的余额，是归属于该地址所有未被花费输出的总和。发起转账时，钱包会挑选若干UTXO作为交易输入，完成消耗之后生成收款地址和找零地址的新输出，已经被消耗的UTXO会被全网标记作废，杜绝同一笔币重复花费的双花问题。全节点会持续维护全局UTXO集合，任何交易提交上来，都会校验输入是否真实存在且没有被使用，校验不通过的交易直接被网络丢弃，不会进入后续打包流程。
工作量证明也就是挖矿机制，是比特币达成全网共识的关键，矿工收集内存池内等待处理的交易，按照手续费费率高低挑选交易组装候选区块，不断调整区块头内的随机数Nonce，反复执行SHA‑256哈希运算，直到计算出满足难度条件的哈希结果。率先算出有效结果的矿工，把新区块向全网广播，其余节点快速校验区块合法性，确认无误后将区块接续到本地区块链末尾。网络会维持平均十分钟出一块的节奏，每产出2016个区块就自动调整挖矿难度，适配全网算力的起伏波动，保证出块速度不会因为算力暴涨或者暴跌出现剧烈偏移。矿工收益来自区块奖励和交易手续费，区块奖励会按照固定周期减半，从源头把比特币总供给限定在2100万枚。
交易从发起至最终落链确认，会经历完整的流转周期，用户签名完成的交易先广播进入内存池，在网络拥堵阶段，手续费偏低的交易会长时间滞留在内存池排队。交易被打包进新区块之后获得第一次确认，后续每新增一个区块，确认计数叠加一次。行业普遍认为六次确认之后，交易基本不存在回滚可能，想要篡改已经确认的历史交易，攻击者需要重新计算该区块之后全部区块的工作量证明，算力需要超过诚实节点总和，需要付出极高的成本，现实层面很难实现。网络出现临时分叉时，节点会遵循最长链规则，选择累计工作量最大的链条作为主链，分叉链条上未确认的交易重新回到内存池等待再次打包。
