区块链（Blockchain）是比特币的一个重要概念，该概念在中本聪的白皮书中提出，区块链是一串使用密码学方法相关系产生的资料块（称为“区块”，block）。新增的资料块总能链接到上一个区块，即整条区块链的尾部。比特币点对点网络将所有的交易历史都存储在“区块链”（blockchain）中，所以区块链可以看作记录着比特币交易的账本。区块链是一群分散的客户端节点，并由所有参与者组成的分布式数据库，是对所有比特币交易历史的记录[34]。中本聪预计，当资料量增大之后，用户端希望这些资料并不全部存储自己的节点中。为了实现这一目标，他采用引入散列函数机制。这样客户端将能够自动剔除掉那些自己永远用不到的部分，比方说极为早期的一些比特币交易记录。中本聪创造了比特币系统的第一个区块，即“创世区块”，并附有一句“The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks”，而这句是当天泰晤士报的头版文章标题。

确认一项交易的过程，是由解决一系列计算难题的工作量证明机制来实现的。工作量证明机制要求电脑的计算能力为某个有限值的情况下，需要运算一定的时间才能解决，这就使得攻击者无法重写、修改交易历史，除非他能够拥有相对比特币点对点网络系统更强大的计算能力，从而能以更快的速度产生区块链（称为"51%攻击"[35]）。工作量证明机制的难度由系统自动调节，所以新区块的生成平均需时10分钟。整个比特币点对点网络的节点都会自动检测交易和区块的有效性，并忽略任何违背规则的交易和区块，比如那些产生错误数量的区块，或多次发送同一份额比特币的交易行为。

参与处理区块的客户端可以得到一定量新发行的比特币，以及相关的交易手续费。为了得到这些新产生的比特币，参与处理区块的用户端需要付出大量的时间和计算力（为此社会有专业挖矿机替代电脑等其他低配的网络设备），这个过程非常类似于开采矿业资源，因此中本聪将资料处理者命名为“矿工”，将资料处理活动称之为“挖矿”。这些新产生出来的比特币可以报偿系统中的资料处理者，他们的计算工作为比特币点对点网络的正常运作提供保障。 有鉴于此，其他类似竞争币（Altcoin）都是用了相同的理念去处理端间交易资料，只是在工作量证明机制上进行调整，如采用权益证明（Proof of Stake）[36]和Scrypt算法等。[37]

“比特币让人们第一次可以在网络上交易身家财产，而且是安全的，没有人可以挑战其合法性。”

——马克·安德森