比特币挖矿机是专门适配比特币SHA-256加密算法的ASIC专业算力设备，核心承担比特币全网交易验证、账本记账、网络安全防护以及新比特币发行四大核心工作，并不是简单用来凭空生成虚拟货币的工具，它是整个比特币去中心化体系能够稳定运行的硬件基础。普通家用电脑、显卡早就无法参与比特币挖矿，如今市面上所有比特币矿机都是定制集成电路芯片，只能单一运行哈希碰撞运算，无法用来办公、玩游戏或者运行其他软件，一切设计都围绕比特币工作量证明机制展开。矿机接入互联网之后，会持续接收全网待确认的转账信息，先对每一笔交易进行真伪核验，排除虚假转账、重复花费的异常交易，再把合规交易整合起来，形成一个待打包的数据区块，这是整个挖矿流程的前置环节。
完成交易筛选之后，矿机就要参与全球矿工之间的算力竞赛，比特币网络每大约十分钟会产生一个新区块，所有矿机都需要不断更改区块当中的随机数值，反复进行SHA-256双重哈希运算，直到计算出来的结果满足网络设定的难度条件。网络会每2016个区块也就是差不多两周时间自动调整一次难度，如果全网加入的矿机越来越多，出块速度变快，难度就会相应提升，以此保证平均十分钟稳定产出一个区块。最先算出符合条件结果的矿机，就能获得该区块的记账权限，把整理好的交易记录写入区块链总账本，并且同步给全世界所有比特币节点，一旦记录上链就无法被篡改和删除，这也是比特币不会被随意伪造交易的关键原因。
获得记账权的矿机操作者，可以同时拿到两部分收益，一部分是协议自动生成的区块奖励新比特币，另一部分是区块内所有交易者支付的手续费。区块奖励每隔21万个区块大约四年时间会减半一次，最初每个区块可以获得50枚比特币，经过多次减半之后，当前单个区块奖励为3.125枚比特币，这套规则也严格限制比特币总量永远不会超过2100万枚。现在单独一台矿机挖到新区块的概率微乎其微，绝大多数矿机都会接入大型矿池，把各自的算力合并在一起共同参与竞争，之后再按照各自贡献的算力比例瓜分区块奖励和手续费，这样就能获得相对稳定的每日收益，而不是长期等待极低概率的独自中奖。
除了获取收益之外，大量矿机组成的全网算力屏障，也是抵御比特币网络遭受攻击最重要的防线。随着全网算力持续增长，矿机也在不断迭代升级，新款设备会不断降低每单位算力消耗的电量，能效比直接决定挖矿能否盈利，电价高低、全网难度变化、比特币市场价格，都会直接影响矿机运行的实际价值，很多矿场都会选址在水电、风电等廉价电力资源丰富的区域，以此压缩日常运营成本。
