比特币挖矿并不是在解一道有标准答案的数学题，更准确地说，它是在不断尝试随机数，让一个区块经过哈希运算后得到符合网络要求的结果。矿工真正参与的是工作量证明，也就是用持续消耗的计算能力证明自己为区块竞争付出了成本。这个过程既负责打包交易，也帮助全网在没有中心机构的情况下确定谁获得记账权，因此挖矿更像一场由算力参与的概率竞赛，而不是传统意义上的数学解题。
一笔比特币交易广播到网络后，矿工会从待确认交易中挑选内容，组成候选区块。区块并不会直接拿全部交易数据反复计算，而是对区块头进行哈希。区块头固定包含版本号、前一区块哈希、默克尔根、时间戳、难度目标和Nonce等信息，总长度为80字节。矿工不断改变Nonce，必要时还会调整时间戳、交易排序或 coinbase 交易，使新的默克尔根发生变化，再对区块头执行双重SHA-256运算，直到结果小于等于网络设定的目标值。
这里最容易产生误解的地方，是哈希值前面有很多个零只是便于理解的说法，协议真正比较的是一个256位整数与目标阈值的大小。输入哪怕只变动一个字符，输出也可能完全改变，矿工无法根据上一次结果推导下一次结果，只能持续试算。找到有效结果的人会把区块广播出去，其他节点则可以用一次哈希验证它是否合规。验证很便宜，寻找却极其昂贵，这种不对称性正是工作量证明的核心价值。
挖矿难度也不是一成不变。比特币网络以平均约10分钟产生一个区块为目标，每经过2016个区块，系统会根据实际出块速度调整目标阈值。算力突然增加，挖矿难度会上升；部分矿机关机，难度则可能下降。这样一来，单台设备的性能提升并不会永久性地加快比特币发行速度。新区块被接受后，后续区块还会引用它的哈希，想修改旧交易，就必须重新完成该区块及其后续区块的工作量证明，成本会随着确认数量增加而迅速抬升。
矿工收益主要来自区块补贴和交易手续费，设备则早已从早期CPU演变为专门执行SHA-256计算的ASIC矿机。矿池把大量矿工的算力集中起来，按照提交的有效份额分配收益，降低单个参与者长期独自撞中区块的波动，但并不会改变全网竞争的底层规则。比特币挖矿的本质，是用现实中的电力、硬件和时间换取网络安全、交易排序以及新币发行资格；数学运算只是实现这套机制的工具，真正被维护的是一套公开、可验证、难以篡改的共识系统。
