比特币依靠点对点分布式网络、UTXO记账结构、椭圆曲线数字签名与工作量证明共识协同运转，依靠全球节点共同维护链式公开账本，依靠算力竞争完成交易打包与新币发行，全程不存在中心化机构管控，所有转账行为依靠密码学确权，每十分钟生成一个新区块完成交易确认，整套运行规则全部写在底层协议当中，所有节点统一遵循相同执行标准。普通用户在钱包操作转账的表层之下，每一笔交易都会以独立数据单元的形式推送至全网交易内存池，钱包并不会像传统金融系统一样设置账户余额，而是通过遍历整条区块链，归集所有归属当前地址的未花费交易输出，把零散的价值片段相加之后展示为可用资产，最小计价单位设定为聪，一亿聪等同于一枚比特币，每一次支出都会消耗过往的未花费交易输出，同时生成收款地址与自身找零两笔全新的未花费交易输出，只有持有对应私钥的使用者，使用secp256k1椭圆曲线算法完成签名之后，这笔交易才会被网络认定为合法有效，公钥衍生出的收款地址对外公开，私钥仅由持有者保管，也是掌控资产唯一的凭证，任何没有有效签名的转账请求都会直接被所有节点自动拦截，从根源上杜绝资产被他人随意划转的情况。
比特币网络由无数对等节点组成，节点分为全节点与轻节点两类，全节点完整存储从创世区块开始的全部账本数据，能够独立核验每一笔历史交易的真伪，轻节点只保存区块头部信息，依靠全节点辅助完成交易查询与确认。当一笔签名完成的交易广播出去之后，网络内的矿工节点会自动抓取这些待确认交易，并且按照手续费率高低进行排序，手续费越高的交易越容易被优先打包进入候选区块，单个区块一般可以容纳三千笔左右交易数据，候选区块内部除了收集到的转账记录，还会写入上一个区块经过SHA256双重运算得出的哈希值、默克尔根以及可不断修改的随机数，默克尔根可以精准校验区块内部所有交易内容，只要任意一笔交易数据被改动，默克尔根就会发生变化，区块直接判定失效，而上一区块的哈希值会把每一个区块依次串联起来，形成不可逆的链条结构，如果篡改任意一段历史区块内容，后续全部区块的哈希结果都会错乱，修改行为会被全网节点快速识别，极大提升篡改账本的成本。
矿工争夺记账权依靠工作量证明机制，所有矿机不间断更换随机数反复进行哈希运算，协议内置动态调整的难度目标，只有运算结果数值小于目标值的矿工，才算竞争胜出获得本轮区块打包权限，全网会根据总算力规模每隔两千零一十六个区块自动调整难度，以此稳定维持十分钟出块的节奏。率先算出合格结果的矿工，会立刻把完整区块向全网广播，其余节点会同步开展多重校验工作，核对工作量证明有效性、交易逻辑合规性、时间戳合理性以及链式结构的连续性，全部核验通过之后，这个新区块就会被追加到主链末尾，同时遵循全网最长链条作为合法主链的规则，即便出现短暂分叉，较短的分支最终会被舍弃。区块内部存在独有的铸币交易，这笔交易没有转出方，收益直接发放给打包区块的矿工，也是比特币唯一的发行渠道，初始区块奖励设定为五十枚比特币，每经过四年时间奖励自动减半，随着奖励不断缩减，矿工的收入结构会慢慢转向交易手续费，这套发行规则提前固定在底层代码里，总量永久锁定在两千一百万枚，不会随意增发，整个发行周期会延续一百多年，直到所有比特币全部发行完毕。
整套运行体系依靠分布式节点相互制约完成去中心化治理，开发者只能提交版本升级提案，无法单方面修改协议规则，只有绝大多数节点同步升级新版本程序，新规则才能够落地执行，任何单一主体都没有办法操控网络走向，想要发起双花攻击，必须掌控全网超过百分之五十一的算力，随着全网算力规模持续扩张，实现这类攻击需要付出极高的硬件与电力成本，现实当中几乎没有落地的可能性。日常转账会随着区块叠加不断提升安全等级，行业内普遍认为经过六个区块确认之后，交易基本不存在被回滚的风险，去中心化账本会在全球无数节点同步留存副本，不会因为个别服务器宕机出现数据丢失的问题，也不需要第三方平台做资产托管，交易全程公开可查，任何人都可以通过区块浏览器查询任意一笔交易的流转路径，在保证交易地址匿名性的同时，实现了账目透明可追溯，这也是比特币能够长期稳定运行的核心底层逻辑。
