比特币是靠工作量证明机制产出来的，真正执行这项工作的主体是矿工和矿池。矿工使用专用矿机，把待确认交易、前一区块哈希、时间戳和随机数等信息组合成候选区块，再不断进行哈希计算，直到找到符合网络难度目标的结果。这个过程通常被称为比特币挖矿，但它并不是从某个地下金矿里挖出数字货币，而是通过消耗算力和电力，争夺区块链的记账权。
一旦矿工找到有效结果，就会把新区块广播给全网节点。其他节点会检查其中的交易是否有效、是否存在双重支付、区块哈希是否满足难度要求，以及矿工写入的奖励有没有超出协议规定。验证通过后，新区块会接在比特币区块链的末端，矿工也由此获得区块奖励。这个奖励写在特殊的coinbase交易中，名称虽然与交易平台Coinbase相同，但两者并不是一回事。区块奖励由两部分构成：协议新发行的BTC，也就是区块补贴；以及区块内所有交易支付的手续费。
比特币的发行速度并非由矿工自由决定，而是写进共识规则。最初每个区块的补贴为50枚BTC，此后每产生210000个区块，补贴大约每四年减半一次。随着区块高度增加，矿工能够获得的新币越来越少，发行曲线也逐步趋缓，最终总量接近2100万枚。这里的产币本质上是系统按照预设规则向成功记账者发放补贴，矿工不能凭借更强的机器随意增加发行量，算力只会影响获得区块的概率。
挖矿竞争的核心不是单纯比拼机器数量，而是比拼单位成本下的有效算力。矿机持续尝试不同的随机数和额外随机数，对区块头进行海量哈希运算，绝大多数结果都会被网络丢弃，只有达到目标阈值的结果才有资格成为有效区块。比特币网络还会根据全网算力变化调整挖矿难度，目标是平均约每10分钟产生一个新区块，难度通常每2016个区块调整一次。这样即使矿机数量增加，区块产生速度也不会长期失控。
现实中的矿工很少单独挖矿，大多加入矿池。矿池把任务拆分给大量参与者，矿机提交的低难度计算结果叫作份额，它不能直接生成区块，却能证明矿工完成了一定工作量。矿池一旦挖到真正符合全网难度的区块，就按照参与者贡献的算力和份额进行分配。对普通人而言，比特币挖矿已经不是家用电脑即可参与的轻量活动，而是涉及ASIC矿机、场地、电价、散热、运维和币价波动的综合生意。比特币正是在这种算力竞争—节点验证—区块奖励—减半收缩的循环中持续发行，同时用高昂的计算成本提高篡改历史记录的难度。
