比特币核心依靠双重SHA-256哈希算法完成全部计算工作，搭配专业ASIC矿机硬件执行海量暴力试算，结合全网动态难度机制完成区块打包、交易验证与新区块产出整套运算流程。
很多币圈新手容易把比特币的计算理解为复杂数学解题，实际上完全不同，它不存在解方程、推算数值的过程，本质是反复进行哈希运算的随机碰撞。比特币网络只针对80字节的区块头数据进行运算，先执行一次SHA-256加密，再对运算结果二次加密，行业内称作SHA-256d双哈希计算。区块头包含上一区块哈希值、交易默克尔根、时间戳、难度参数以及随机数Nonce，矿工唯一可以改动的变量就是Nonce数值，不断更换数字重复哈希运算，直到最终输出的哈希字符串数值小于全网设定的难度目标，才算计算成功、挖出区块。SHA-256属于单向加密算法，无法通过最终哈希结果反推原始数据，矿工没有任何计算捷径，只能依靠硬件不断试错碰撞，这也是算力决定挖矿收益的根本原因。
支撑海量哈希计算的硬件，经历过CPU、GPU、FPGA再到ASIC矿机的迭代，如今比特币全网计算工作基本由专用ASIC矿机承担。普通电脑CPU、显卡运算SHA-256效率极低，早已被市场淘汰；ASIC矿机芯片专门为SHA-256运算打造，内部电路只负责哈希计算，去除多余图形、通用运算模块，单台主流矿机算力可以达到数百TH/s级别，1TH/s代表每秒能够完成一万亿次哈希运算。矿工很少单独挖矿，大多接入各大矿池联合计算，矿池统一分配计算任务、统计算力占比，按照贡献的哈希次数瓜分区块奖励，分散独自挖到区块的极低概率，让算力较小的普通矿工也能稳定获得收益。
比特币整套计算体系能够稳定运行，关键在于全网自动难度调节机制，用来保证平均十分钟产出一个区块。系统每挖出2016个区块，也就是大约两周时间，会统计实际出块总耗时，如果速度偏快，就提高计算难度，要求哈希结果开头的零位增加，碰撞成功概率大幅降低；出块速度变慢则下调难度，降低计算门槛。当前全网难度常年维持在百万亿级别，哈希值需要连续二十多个前置零才能达标，巨大的计算门槛，一方面保障比特币出块速度稳定，另一方面大幅提升篡改区块链的成本。想要修改历史区块交易，必须重新计算该区块以及之后所有区块的哈希值，算力需要超过全网总算力的51%，现实中几乎无法实现，这也是比特币账本不可篡改的技术根基。
除挖矿出块之外，比特币日常转账、账本同步同样离不开SHA-256计算。用户发起转账时，钱包通过哈希算法生成地址、校验交易数据；全节点同步区块时，重复进行双哈希运算核对区块合法性，只要一处数据改动，哈希结果就会彻底改变，节点可以瞬间识别无效区块并拒绝同步。从新区块生成、交易确认、全网账本同步到地址生成，SHA-256计算贯穿比特币运行全环节，矿机负责高频挖矿计算，普通节点、钱包设备负责低频校验计算，二者配合构成完整的比特币计算生态。
