比特币挖矿与区块共识核心采用的是SHA‑256哈希算法，在实际运行中使用双SHA‑256运算，也就是对区块头数据连续执行两次SHA‑256计算，这套密码学算法也是比特币工作量证明PoW机制的底层技术基础。除了挖矿哈希运算之外，比特币系统还搭配ECDSA椭圆曲线签名算法完成交易签名验证，RIPEMD‑160参与地址生成，但决定挖矿记账权的核心哈希算法依旧是SHA‑256。
SHA‑256属于SHA‑2系列安全哈希函数，能够接收任意长度的输入数据，输出固定256位的哈希摘要，日常展示一般为64位十六进制字符串。该算法具备三大关键密码学特性，分别是确定性、单向不可逆性与雪崩效应。相同的输入数据永远会得到完全一致的哈希结果，通过哈希输出无法反向推算原始输入内容，哪怕输入仅仅改动一个字符，最终输出的哈希值也会发生完全颠覆性的变化，这就保障了区块链数据一旦写入就很难被篡改。比特币网络的区块头数据会经过双SHA‑256运算生成区块哈希，每一个新区块都会记录前一个区块的哈希值，由此形成链式结构，任何篡改行为都会让整条链条的哈希校验全部失效。
在比特币挖矿的实际流程当中，矿工需要组装包含前一区块哈希、默克尔根、时间戳、难度目标、随机数nonce在内的80字节区块头，不断调整nonce数值，反复进行双SHA‑256运算，直到算出的哈希结果小于全网规定的难度目标阈值，也就是哈希值开头拥有足够数量的前导零，才算完成工作量证明，获得该区块的记账权。这一过程没有数学捷径，只能依靠算力穷举试算，不过全网其他节点验证区块有效性只需要执行一次哈希运算就可以完成，做到了计算难度高、验证成本极低，这也是PoW共识能够实现去中心化记账的关键设计。
比特币网络会根据全网算力变化动态调整挖矿难度，每2016个区块，大约两周时间就会执行一次难度校准，以此维持平均十分钟产出一个区块的出块节奏。当全网算力大幅上涨，挖矿难度就会同步抬升，要求哈希值拥有更多前导零，提高计算门槛；当算力下降，难度也会随之下调，避免区块产出间隔过度拉长。SHA‑256算法本身计算逻辑适合专用ASIC矿机进行并行加速，这也造成比特币挖矿逐步从早期CPU、GPU挖矿，过渡到专业矿机主导的局面，也让比特币网络的整体算力长期维持在极高水平，大幅提升网络的抗攻击能力。
需要区分的是，SHA‑256只是比特币的哈希运算算法，并非完整的比特币协议，比特币整套系统是哈希算法、PoW共识、公私钥签名、难度调整、奖励机制等多套逻辑组合而成。不少投资者容易混淆挖矿算法和交易签名算法，挖矿竞争依靠双SHA‑256，而转账交易的身份校验则依靠ECDSA算法，二者分工不同，共同支撑起比特币的运行。时至今日SHA‑256依旧没有出现有效的破解方案，这也是比特币能够长期稳定运行的密码学根基，也为后续大量加密项目提供了算法参考范本。
