比特币整套系统由P2P点对点网络、密码学算法、区块链数据结构、工作量证明共识机制、UTXO交易模型五大核心技术共同搭建而成，多种技术相互配合，构建出去中心化、无需第三方中介的电子现金体系。
P2P对等网络是比特币运行的通信基础，网络内所有节点地位平等，不存在中心服务器。用户发起交易之后，信息会向周边节点广播，层层扩散至全球网络。全节点保存完整区块链数据，独立校验每一笔交易与区块，轻节点仅同步区块头实现简易查询，这套网络架构保障系统不会因为单点故障停止运行，同时实现信息的分布式同步。
密码学算法承担资产确权与防篡改作用，主要采用secp256k1椭圆曲线数字签名算法、SHA-256哈希函数。私钥随机生成，可单向推导公钥，公钥经过哈希运算转换为接收地址；转账时持有者使用私钥完成签名，全网节点依靠公钥验证交易合法性。SHA-256能够为数据生成唯一指纹，任意内容改动都会改变哈希结果，用来串联区块、生成交易标识，也是挖矿运算的核心算法。
区块链数据结构与默克尔树记录全网交易信息。区块分为区块头和区块体，区块头存放上一区块哈希、默克尔根、时间戳、难度参数等信息，依靠哈希指针把所有区块依次相连。区块体内汇集一段时间内的转账记录，所有交易通过默克尔树运算生成默克尔根写入区块头，只需默克尔根就能够快速验证单笔交易是否存在，无需加载完整区块数据。
工作量证明共识机制负责全网账本一致性维护。矿工不断遍历随机数进行哈希运算，找到符合难度条件的结果后，即可打包交易生成新区块。全网遵循最长链规则确认有效账本，系统每2016个区块自动调整挖矿难度，维持大约十分钟出一块的节奏。这套机制提高篡改账本成本，有效抵御双重支付与女巫攻击，保障分布式账本统一。除此之外，比特币采用独特的UTXO模型管理资产，不使用传统账户余额模式，每一笔转账消耗旧输出、生成新输出，搭配内置脚本语言实现基础转账、多重签名等多样化交易逻辑。
不少新手容易混淆概念，区块链只是比特币的底层数据结构，并非单一技术。各项技术各司其职，通信网络负责信息传播，密码学保障资产归属安全，数据结构存储交易记录，共识机制协调全网认知，交易模型规范资金流转，组合在一起才形成完整可运行的比特币网络。
