比特币依靠点对点网络、密码学算法、区块链式数据结构以及工作量证明共识机制共同支撑运行，多项底层技术相互配合，实现去中心化记账、资产确权与交易验证，摆脱传统金融所需的中心化机构。整套技术组合各司其职，构成比特币网络稳定运转的底层基础，也是比特币区别于传统电子支付系统的核心所在。
点对点P2P网络是比特币运行的通信基础，网络内不存在中心服务器，全球各地参与的节点彼此互联。用户发起转账交易后，信息会向全网节点广播，各个节点独立接收、校验交易信息，同步完整账本数据。节点可以自由接入或者退出网络，部分节点保存全部历史交易记录成为全节点，轻节点仅保留必要数据，依靠分布式网络架构保证系统不会因为单点故障停止运行，保障整个网络持续运转。
密码学体系是比特币资产安全与数据不可篡改的核心保障，主要包含SHA-256哈希算法与椭圆曲线数字签名算法。哈希算法负责生成区块标识、串联区块、构建默克尔树，任何交易数据发生改动，哈希结果都会彻底变化，篡改行为很容易被全网识别。椭圆曲线算法用于生成公钥和私钥，公钥衍生出钱包地址对外公开，私钥代表资产所有权，只有持有私钥才能发起有效交易，以此确定资产归属，避免虚假转账。
区块链式结构承担存储交易数据的作用，网络大约每十分钟打包一批交易形成新区块，每个区块头记录上一个区块的哈希值，依次首尾相连形成完整链条，可以一直追溯至2009年诞生的创世区块。区块内部依靠默克尔树汇总所有交易哈希，能够快速校验单笔交易真实性。一旦历史区块内容被修改，后续所有区块的哈希匹配关系都会断裂，让篡改账本在现实层面难以实现。
工作量证明共识机制也就是常说的PoW挖矿，负责解决分布式节点的数据同步分歧。矿工通过算力反复计算密码学难题争夺新区块记账权，率先算出有效结果的矿工打包交易生成新区块并广播全网。所有节点遵循最长有效链规则达成统一账本，网络还会每隔2016个区块自动调整挖矿难度，稳定维持十分钟左右的出块节奏，同时依靠算力成本抵御恶意攻击，维护全网账本一致性。
