比特币不是通过某个公式直接算出来的，而是由矿工利用专用设备反复计算哈希值，在满足网络难度要求后竞争记账权。这个过程被称为比特币挖矿，核心机制是工作量证明（proof of work）。矿工并不是从数学题中推导出一枚比特币，而是在大量随机尝试中找到符合条件的区块哈希；成功打包新区块后，系统才按照共识规则给予区块补贴和交易手续费。
矿工会从网络中收集待确认交易，构建一个候选区块，再生成区块头。区块头固定为80字节，包含版本号、前一区块哈希、默克尔根、时间戳、难度目标以及Nonce随机数。默克尔根代表区块内的交易集合，任何交易发生变化，默克尔根和最终哈希都会改变。矿机对区块头执行双重SHA-256运算，不断更换Nonce，直到得到一个数值低于网络目标值的哈希结果，这才算完成有效工作量证明。
Nonce只有32位，现代ASIC矿机很快就能遍历一轮，因此挖矿软件还会调整时间戳、交易排序，以及Coinbase交易中的ExtraNonce，让默克尔根随之变化，继续产生新的计算空间。哈希函数具有明显的随机性，输入只改动一点，输出就可能完全不同，矿工无法预测哪一次尝试会成功，只能依靠哈希率，也就是每秒可完成的计算次数来提高概率。单次验证却很快，节点只需检查区块哈希是否低于目标，并确认交易和奖励没有违反规则。
网络难度并非固定不变。比特币主网每2016个区块重新调整一次目标，设计目标是让这批区块大约用两周完成，平均每个区块约十分钟。全网矿机数量增加、算力提升，区块产生速度过快，难度就会上调；算力下降或出块变慢，难度则会下调。正因单台矿机的收益并不由设备本身决定，而与全网算力、机器能效、电价、矿池分成和比特币价格共同相关。
新区块中的第一笔交易叫Coinbase交易，它没有普通交易那样的输入，作用是把区块补贴和该区块包含的交易手续费支付给矿工。截至2026年，比特币区块补贴为3.125 BTC，并按照每210000个区块减半的规则逐步下降；奖励通常需要经过100个区块的成熟期才能花费。由此看，比特币的生成其实是计算竞争、交易打包、节点验证和发行规则共同作用的结果，计算过程维护的是区块链安全，新产生的BTC只是对这项工作提供的协议奖励。
