比特币的核心原理，是用密码学、点对点网络和工作量证明，建立一套不依赖银行或单一管理机构的数字账本系统。它并不是某台服务器里存放的一串电子硬币，而是由全球节点共同维护的交易记录。钱包也不真正保存比特币，钱包掌握的是私钥，私钥能够生成数字签名，证明持有人有权花费对应的链上资产。只要网络中的多数参与者认可同一套规则，交易就能在没有中心清算机构的情况下完成。
一笔转账的底层结构，和账户余额模型并不完全相同。比特币采用UTXO，也就是未花费交易输出模型。钱包显示的余额，本质上是多个尚未被使用的输出之和。用户发起付款时，钱包会选择若干UTXO作为输入，写入收款地址、金额和找零地址，再用私钥完成签名。节点收到交易后，会检查签名是否有效、输入是否真实存在、同一笔UTXO是否已经被花过。输入金额高于支付金额的部分，通常会返回新的找零输出；差额则成为矿工费。
交易通过点对点网络传播后，不会立刻成为最终记录。矿工会从待确认交易中挑选内容，组成区块，并不断调整区块头中的随机数，计算哈希值，直到结果低于网络规定的目标，这就是工作量证明。哈希具有高度随机性，修改区块里的任何交易都会改变相关哈希，并进一步影响后续区块，因此想篡改历史记录，就必须重新完成后面所有区块的计算。网络大约每2016个区块重新调整一次难度，目标是让这一周期接近两周。
当矿工找到符合条件的区块后，会把区块广播给其他节点。节点不会因为谁算出来就无条件接受，而是独立验证区块、交易、区块奖励和工作量证明，再按照累计工作量最大的有效链继续运行。偶尔有两个矿工几乎同时出块，网络会短暂出现分叉，后续区块通常会让其中一条链胜出，另一条成为过时区块。交易被写入区块后，每增加一个新区块，就多一层确认，回滚成本也随之上升；零确认交易仍存在双花风险，高价值支付往往会等待多次确认。
比特币的发行机制也嵌入了协议之中，矿工通过区块补贴和交易费获得激励，发行总量设定为2100万枚，最小单位可细分到1聪，即0.00000001枚BTC。区块补贴会按照既定规则逐步减少，未来网络对矿工的激励将更多依赖交易费。正是这套私钥授权、节点验证、矿工竞争、区块链接和经济激励组合，让比特币同时具备公开可查、难以逆转和无中心发行等特征。但它并不等于绝对安全，私钥丢失无法找回，交易发错通常不能撤销，价格也不由协议保证，技术上的去中心化与资产管理风险需要分开看待。
