比特币挖矿并不是把某种实体挖出来，而是矿工使用专用设备参与工作量证明竞争，把经过验证的交易打包进新区块，并将新区块接入区块链。谁先找到符合网络要求的哈希结果，谁就拥有更高概率获得出块权，同时领取区块补贴和交易手续费。这个过程一边负责发行新比特币，一边用真实的算力、电力和设备成本维护账本安全，是比特币在没有中央记账机构情况下保持运行的关键机制。
一笔交易发出后，会在点对点网络中传播，由全节点检查数字签名、输入是否存在、资金是否已经被花费，以及交易格式是否符合规则。通过检查的交易通常会进入内存池，等待矿工挑选。矿工或矿池向节点请求区块模板，结合当前链上最新区块、待处理交易和收款地址，组装出一个候选区块。候选区块中还包含一笔特殊的Coinbase交易，用来记录矿工可领取的区块补贴和手续费；普通转账则会按照手续费率、交易大小和依赖关系进行取舍。
候选区块准备好后，真正的计算竞争才开始。矿工会把版本号、前一区块哈希、交易形成的默克尔根、时间戳、难度目标和Nonce等字段组成区块头，再不断执行双重SHA-256哈希。系统要求最终哈希值必须小于或等于当前目标值，通俗说就是要得到一个足够小的结果，而不是简单寻找固定数量的零。Nonce只有32位，现代矿机很快就能遍历完，因此矿工还会修改Coinbase交易中的额外Nonce，带动默克尔根变化，并持续调整时间戳、版本字段，形成新的搜索空间。
当某台矿机找到有效结果后，矿池或矿工会立即向网络广播新区块。其他节点不会因为有人宣布成功就直接接受，而是重新验证区块中的每笔交易、区块大小、Coinbase金额、前一区块哈希以及工作量证明是否合格。验证通过后，新区块会成为链上最新记录；若多个矿工几乎同时出块，网络会暂时出现短暂分叉，后续累计工作量更高的链通常会被保留，另一条则成为陈旧区块。随着新区块不断叠加，交易被篡改或回滚所需的算力成本迅速上升。
比特币挖矿难度并非固定不变，主网每2016个区块重新调整一次，目标是让全网长期平均约每10分钟产生一个区块。哈希率上升时，系统会收紧目标、提高挖矿难度；算力下降时则反向调整。现实中的矿工很少单独挖矿，更多加入矿池：矿池把任务拆分成大量低难度份额，用份额统计每台矿机贡献，再按规则分配收益。份额本身不等于主网区块，只有达到网络难度的结果才算真正出块。也正因为收入高度依赖电价、设备效率、比特币价格、手续费和全网竞争，挖矿本质上是一项持续计算成本与收益的基础设施生意，而不只是按下机器开关等待奖励。
