比特币矿机挖矿本质是依靠专用ASIC硬件参与工作量证明机制，通过持续不断执行SHA-256哈希运算争夺区块记账权，完成交易验证并获取比特币奖励，不存在任何挖掘虚拟货币实体的过程。很多新手会误以为矿机可以直接挖出比特币，实际上矿机承担的是比特币网络的记账与安全维护工作，比特币只是竞争成功后的激励产物。早期用户可以使用电脑CPU、显卡参与挖矿，随着全网算力持续上涨，通用设备算力难以参与竞争，如今市场上主流设备均为针对SHA-256算法定制的ASIC矿机，芯片内部电路专门用于哈希计算，舍弃通用运算能力，实现算力与能耗效率最大化。
矿机完整工作流程从区块信息接收开始，矿机控制板连接矿池节点，持续获取网络内等待确认的转账交易数据。矿池会生成标准化区块模板，汇总待确认交易并构建区块头信息，区块头包含上一个区块哈希、交易汇总默克尔根、时间戳、难度参数以及可变随机数Nonce。矿机内部大量ASIC芯片同步开展暴力运算，不断更换随机数，反复对区块头执行双重SHA-256运算，持续比对输出哈希数值是否小于网络设定的目标阈值。这套运算没有简便算法，只能依靠海量尝试，矿机算力越高，单位时间尝试次数越多，率先算出有效结果的概率也就越高。
当某一台矿机算出符合条件的哈希值，会立刻将结果上传至矿池，矿池校验无误后向全网广播新区块。比特币网络内所有节点独立核验区块合法性，确认数学难题解答有效、区块内交易不存在重复花费等问题，验证通过之后，新区块正式接入区块链链条。成功竞争记账权的参与者，可以获得区块奖励与区块内用户支付的转账手续费，由于单台矿机算力很难独立挖出完整区块，绝大多数散户矿机都会接入矿池，矿池按照每台设备贡献的有效算力份额分配收益，以此抹平单独挖矿收益不稳定的问题。
为了维持全网平均十分钟产出一个区块，比特币内置难度自动调节机制，每生成2016个区块就会重新调整难度标准。如果全网大量矿机上线，整体算力上升，难度随之提高，找到合格哈希值的难度加大；大量矿机关机离场，算力下降，网络难度则相应降低。这套动态平衡机制保证比特币产出节奏长期稳定，同时也直接影响矿机挖矿收益，算力、电价、市场难度、币价共同决定挖矿能否产生正向收益。还要注意，ASIC矿机用途单一，仅支持SHA-256算法，无法参与其他采用不同加密算法币种的挖矿，一旦挖矿收益低于电力、设备损耗成本，持续运行就会产生亏损。
