יצרני הבלוקים, הנקראים גם "כורים", בונים כל הזמן תיעוד של העברות הכספים האחרונות ברשת המטבע. בלוק הוא הבסיס התפעולי המאפשר שימוש תקין במטבע. יצרנים אלו בעצם מבצעים את העבודה שהבנקים עושים היום. במבנה התפעולי ארוך הטווח של הביטקוין, מקור המוטיבציה להמשיך ולבצע את תהליך הכרייה הוא השכר שמקבלים הכורים עבור פעולת העיבוד הדורשת זמן (חשמל ותחזוקה) וחומרה ייעודיים. הכורה מקבל תשלום מסוים בצורת חלק מתוך העברת הכספים שנרשמו בבלוק שנקרא 'עמלת העברה'. גובה העמלה נקבע על ידי מבצע העסקה, קרי, המשתמש. צורת תשלום שנייה לכורה היא סכום מוגדר מראש של מטבעות ביטקוין שנוצרים בתהליך העיבוד. תהליך זה מתרחש בממוצע כל 10 דקות ברשת הביטקוין.
צורת חישוב זו של תגמול על יצירת בלוקים נוצרה על ידי אלגוריתם שבנו מפתחי הביטקוין בעת השקתו. על כל יצירת בלוק, משתמשים ברשת המכונים "כורים", מנסים לוודא את תוכן הבלוק וכן ליצור גיבוב של הבלוק שערכו המספרי נמוך דיו. הסיכוי לקבל את הערך הזה מאוד נמוך ולכן הכורים חייבים לחשב את הגיבוב של הבלוק מספר רב של פעמים כדי להצליח להשיג בלוק תקין. הראשון שמצליח למצוא גיבוב בערך מספרי נמוך מספיק, זוכה בתגמול על מאמציו.
בתחילת הפעילות (2009) התשלום בעבור עיבוד מוצלח של הבלוק (עיבוד אשר מתבצע באמצעות מערכת הוכחת עבודה - Proof of work) היה 50 מטבעות ביטקוין. התשלום בעבור עיבוד מוצלח של הבלוקים יורד בחצי בכול 4 שנים בערך. ב-2012 הגמול נחצה ל 25 מטבעות, ב 2016 ל 12.5 מטבעות, וב 2020 ל 6.25 מטבעות. זהו תהליך מובנה בקוד המטבע המבטיח הנפקה בקצב קבוע וידוע מראש, ומכיוון שלא יונפקו יותר מ-21 מיליון מטבעות ביטקוין (החלטת מפתח המטבע הבאה לידי ביטוי בקוד ואיננה ניתנת לשינוי), ניתן לדעת מראש שחלקיק מטבע הביטקוין האחרון שיונפק יהיה בשנת 2140. הנ"ל נעשה בהנחה שככל שיהיו יותר מטבעות בשימוש, נפח הפעילות יגדל והכדאיות הכספית של הכורים תישמר דרך העמלות שצפויות לגדול בהתאם. עד שנת 2140, אין חובה לצרף עמלה לעסקה, עם זאת עסקאות ללא עמלה מקבלות עדיפות נמוכה בתהליך כניסה לבלוק וכתוצאה מכך תהליך העיבוד שלהן צפוי לארוך זמן רב. החל מסיום הנפקת המטבעות, התמריץ לכורים לעסוק בכרייה יהיה עמלות העברה בלבד ולכן סביר שעסקה ללא עמלה לא תעבור עיבוד כלל.
תהליך העיבוד של הבלוק מתחיל מיד עם סיום בנייתו ושיתופו עם שאר הכורים, אז לכל הכורים ברשת המטבע יש ההזדמנות והיכולת להתחיל לנסות לפענח את תכולת הבלוק (בשלב זה הבלוק הוא פלט מוצפן של כל העסקאות המרכיבות אותו), העיבוד נעשה כדי:
קושי עיבוד (מכונה גם פיצוח) הבלוק נקבע באופן אוטומטי בכל 2,016 בלוקים בהתאם לכוח החישוב הזמין ברשת המטבע וזאת כדי לשמור על ממוצע קבוע של 10 דקות לפיצוח בלוק ברשת ביטקוין. כלומר, ככל שכוח החישוב הזמין (סה"כ הכורים) גדול יותר, קושי העיבוד גדול יותר וההפך, אבל תמיד יעשה בזמן ממוצע של 10 דקות. לאחר עיבוד מוצלח, נעשה רישום בקובץ ציבורי המכונה שרשרת בלוקים (או שרשרת עסקאות) וכל התהליך מתחיל מחדש, כאשר הבלוק הבא בתור יהיה חייב להיות מקושר (על ידי גיבוב) לזה שלפניו. הסדר של הבלוקים הוא קבוע ואינו ניתן לשינוי אף פעם, מכיוון שהסדר קובע את הכרונולוגיה ההיסטורית.
אינפלציה וסיום הנפקת מטבעות.
תהליך הכרייה יוצר מטבעות ביטקוין חדשים, מה שגורם לאינפלציה. עם זאת, ביטקוין מונפק באופן קבוע וידוע מראש, עד שבשנת 2110–2140 צפוי שתסתיים הנפקת כל 21 מיליון המטבעות שהוגדרו מראש. במצב זה יוצרי הבלוק ומי שאחראיים על עיבוד המידע (כורים) יתוגמלו רק על ידי העמלות שיצורפו לעסקאות. הכורים עדיין צפויים לשמור על רווחיות (תהליך הכרייה מחייב השקעה כספית לאורך זמן) אם נפח השימוש יגדל ואיתו כמות העסקאות והעמלות. בנוסף, אם יגדל הביקוש לביטקוין, ערכו של המטבע עשוי לעלות עם הזמן, מכיוון שהוא מוגבל בכמות (גידול בביקוש לעומת היצע קבוע וידוע מראש שאינו ניתן לשינוי). בניגוד לחששות, הביטקוין לא יכול להגיע למצב שיסתיים מלאי הכסף הכללי, מה שהיה גורם להקפאת הצמיחה בשימוש במטבע, וכתוצאה מכך נטישה של המטבע. בניגוד למטבע רגיל, הביטקוין יכול להתחלק עד ל-8 ספרות אחרי הנקודה העשרונית - 0.00000001 (נקרא גם "סטושי"), מה שמאפשר גבול עליון עצום של 2,099,999,997,690,000 שברירי ביטקוין.
אבטחת ביטקוין.
כמו כל מטבע מבוזר, פרוטוקול ביטקוין מסתמך רבות על קריפטוגרפיה והיא משמשת בתפקיד מרכזי בהבטחת פסאודונימיות (שם בדוי או כינוי) וביזור המטבע. הפרימיטיב העיקרי בשימוש ביטקוין הוא פונקציית גיבוב קריפטוגרפית, למעשה שילוב של שני אלגוריתמים ידועים, SHA-256 ו-RIPEMD כשנדרש ערך גיבוב קצר יותר. עסקאות ביטקוין נארזות בתוך בלוקים, כשגיבוב העסקאות בתוך כל בלוק נעשה בתצורת עץ מרקל שהוא עץ בינארי שבו כל צומת מכיל גיבוב של שרשור ערכי שני צמתים בנים. העלים מייצגים עסקאות ושורש העץ הוא ערך גיבוב יחיד שמאמת את כל העסקאות שבתוך הבלוק. בדיקת והשוואת ערך הגיבוב מבטיחה שלא נעשה שינוי בעסקאות על ידי רמאי. כל בלוק מחובר לבלוק אחר על ידי הכללת ערך גיבוב של הבלוק הקודם בסדר הכרונולוגי. כך נוצרת שרשרת הבלוקים.
כל עסקה חתומה באמצעות מנגנון מפתח ציבורי לפי תקן DSA בעקום אליפטי שנקרא ECDSA הכולל מפתחות באורך 256 סיביות לפי מפרט secp256k1 של חברת Certicom. קידוד החתימה נעשה באמצעות ממשק ASN.1 שנקרא DER לפי תקן X.690. אימות עסקה נעשה על ידי כורים שכוללים אותה בבלוקצ'יין שהם מעלים לספר החשבונות הציבורי, עבורה הם מקבלים תגמול כלשהו. רק לאחר שהעסקה מאומתת על ידי כלל או מרבית המשתמשים ניתן להבטיח שהיא תכובד. למעשה הרשומות הציבוריות אינן כוללות בהכרח מפתחות אלא מעין סקריפט. ביטקוין משתמש במפרש סקריפטים כדי לבדוק תקפות חתימה ולוודא את תקינותה. כל מטבע משויכת לכתובת ביטקוין שהיא למעשה ערך גיבוב של מפתח האימות הציבורי של ECDSA. להכנת כתובת ביטקוין תחילה מגבבים את המפתח הציבורי עם SHA-256 את התוצאה מגבבים עם RIPEMD-160, מוסיפים בית המכיל אפסים בראשה ומתקבל גיבוב מפתח באורך 21 בתים. מגבבים בגיבוב כפול את התוצאה האחרונה עם SHA-256 ונוטלים את ארבעת הבתים הראשונים של התוצאה כסכום ביקורת, אותו מצרפים לגיבוב המפתח ומקודדים הכול בבסיס 58.
התבססות שכבת הבסיס של עסקאות ביטקוין על בלוקצ'יין היא חד-כיוונית, סופית ובלתי הפיכה. למעשה כל המערכת בנויה כך שלא ניתן יהיה לשנות עסקאות שנעשו בעבר. הסיבה לכך נעוצה בבעיית הבזבוז הכפול המתוארת לעיל. משתמשי ביטקוין מתגוננים נגד בזבוז כפול על ידי "המתנה" לאישורים. ככל שמגיעים יותר אישורים הביטחון בתקפות העסקה הולך ומתחזק באופן מעריכי. בהיעדר גוף מרכזי שינהל את העסקאות, האימון כולו מופנה למשתמשי ביטקוין עצמם. בניגוד לשיטות אחרות, אם עסקה אושרה והמשתמש שומר בסוד את המפתח הפרטי שלו, אין שום דרך לקחת ממנו את המטבע ולא משנה מאיזו סיבה. בעלות על מטבע אינה מסתמכת על כללי מסחר אלא על קריפטוגרפיה.
מספר פעמים גופי השקעות ביצעו הונאות שהעבירו לידיהן כספי משקיעים. בשנת 2021 חברת השקעות קריפטו מדרום אפריקה ביצעה את הונאת הקריפטו הגדולה בהיסטוריה כאשר בעליה נעלמו כשברשותם כספי השקעות בשווי 3.6 מיליארד דולר.
התקפות בזבוז כפול.
ביטקוין מיישם מדיניות כזו שבמקרה שהתבצעו מספר עסקאות במקביל וקיימות שתיים או יותר שרשראות בלוקים חדשים ויש ביניהן סתירה (כלומר שני בלוקים או יותר המכילים העברה של אותו מטבע לשתי כתובות שונות), ההחלטה איזו מהן תתקבל נקבעת לפי השרשרת הארוכה והוותיקה ביותר, בעוד האחרות מתבטלות. מתקיף יכול לנצל עובדה זו, אם המקבל אינו זהיר מספיק כדי להמתין עד שהעסקה שלו תאושר ותצורף לבלוק אחד או יותר ולפחות בלוק אחד חדש יתווסף מעליה בשרשרת הבלוקים. כל עוד עוצמת המחשוב של המתקיף אינה עולה על חמישים אחוז מעוצמת המחשוב הכוללת של יתר הכורים ההגונים והם יכולים להתקשר ביניהם במהירות סבירה הסיכויים שעסקה לא הגונה שהוא מעלה תבטל אחרות פוחתים באופן מעריכי ביחס הפוך למספר האישורים שהתקבלו. אחת השיטות להתגבר על התקפות בזבוז כפול היא להוסיף "תצפיתנים" שתפקידם להתריע במהירות האפשרית על מקרה כזה. בזבוז כפול של ביטקוין יכול לקרות בכמה אופנים. להלן רשימה חלקית של טכניקות בזבוז כפול שבוצעו בפועל והפתרונות האפשריים כדי לסכלן.
התקפת מרוץ.
סוחר או ספק שהסכים למסור סחורה או שרות תמורת מטבע ביטקוין לפני שהתקבל אישור מהרשת עלול לגלות מאוחר יותר שהעסקה בוטלה והוא ימצא עצמו ללא תשלום מבלי יכולת אף לתבוע את הסחורה בחזרה (אם הקונה לא הזדהה). ניסיון הונאת בזבוז כפול בשיטת המרוץ (Race Attack) יכולה להתרחש כך: הרמאי מבצע עסקה שבה הוא משלם במטבע ביטקוין ישירות לסוחר, הוא מקבל את תמורתה מייד ובינתיים הוא מפרסם עסקה סותרת שבה הוא מעביר את אותו מטבע לעצמו. יש סיכוי שהעסקה הפיקטיבית של הרמאי תיכנס ראשונה לבלוקצ'יין כעסקה לגיטימית לפני שהעסקה המקורית אושרה מה שיגרום לביטולה. הסוחר יכול לנקוט בצעדי מנע כמו המתנה ארוכה יותר לאישור המטבע לפני מסירת הסחורה וכן חסימת תקשורת נכנסת למעט לצמתים ידועים שמחוברים לרשת בצורה טובה. בכל מקרה לא ניתן לסכל את ההתקפה כליל אלא רק לצמצם את התועלת מול עלות של המתקיף.
התקפת Finney.