比特币挖矿并非解决复杂数学难题，而是通过反复计算区块头的双重SHA-256哈希值，寻找一个符合全网难度目标的随机数（Nonce），本质是一场“哈希碰撞”的概率竞赛，同时完成交易验证与账本记账。
挖矿的核心计算对象是80字节的区块头，而非交易本身。区块头包含六大核心字段：版本号、前一区块哈希（确保链的连贯性）、Merkle根（压缩代表区块内所有交易）、时间戳、难度目标（Bits）和随机数Nonce。矿工的任务就是不断修改Nonce，将整个区块头输入SHA-256算法进行两次加密，直到输出的256位哈希值小于全网设定的目标值——表现为哈希结果开头有足够多的“0”，当前比特币网络要求约17个前导零，成功概率极低，只能靠“蛮力”穷举。
这种哈希计算无实际科学或经济价值，但对比特币网络至关重要。SHA-256具有三大特性：确定性（同输入必出同输出）、不可逆性（无法从结果反推输入）、雪崩效应（输入微变，输出巨变）。这意味着没有任何捷径可走，矿工只能每秒进行数万亿次哈希尝试，消耗大量算力与电力。正是这种高成本的“工作量证明”（PoW），让恶意攻击、篡改账本的成本变得极高，从而保障了比特币去中心化账本的安全性与不可篡改性。
挖矿同时承担交易验证与全网记账的双重职能。矿工在计算前，会先从网络内存池（Mempool）中收集未确认交易，验证其签名有效性、是否双花等，打包成候选区块。一旦算出符合条件的哈希值，便立即将新区块广播至全网，其他节点快速验证后同步账本。成功的矿工获得区块奖励（当前为3.125枚比特币，每4年减半）及交易手续费，这也是新比特币发行的唯一途径。
全网难度会动态调整，确保比特币约每10分钟出一个新区块，维持通胀节奏。当全网算力上升，出块速度加快，难度会自动提高（要求更多前导零），反之则降低，以此平衡全网算力波动，保障网络稳定运行。
