與大多數現行貨幣不同的是，位元幣貨幣系統是獨立存在的，其執行不依賴於中央銀行、政府、大型企業的支援或者信用背書。位元幣使用遍布整個P2P網路節點的分布式資料庫來管理貨幣的發行、交易和賬戶餘額訊息。中本聰採用密碼學的原理，確保各個位元幣節點按照既定的協議達成共識，從而確保貨幣流通各個環節的安全性。例如，位元幣只能被它的真實擁有者使用，而且僅僅能使用一次，支付完成之後原主人即失去對該份額位元幣的所有權。
位元幣貨幣總量按照預定的速率逐步增加，增加速度逐步放緩，並最終在2140年達到2100萬個的極限。P2P的分布式特性與去中心化的設計結構，確保了任何機構都不可能操控位元幣的貨幣總量，或者製造通貨膨脹。
在全球範圍內，位元幣可以透過多個線上的交易所和服務商進行兌換交易，也可以在線下找到兌換點，兌換為現鈔或金幣。
2008年，中本聰在metzdowd.com的密碼學郵件組列表中發表了一篇論文，論文描述了位元幣的電子現金系統。
2009年1月3日，位元幣網路誕生，中本聰本人發行了開源的第一版位元幣客戶端。 Bitcoind，世界上第一個位元幣區塊鏈誕生、世界上首批50個位元幣同時被創造出來。一年以後，位元幣的第一個公允匯率誕生了，來源是bitcointalk.org論壇上使用者之間的自發交易。該交易是一名使用者用10,000位元幣購買了一個披薩餅。目前，位元幣最為主要的參考匯率是Mtgox交易所內位元幣與美元的成交匯率。
2011年，維基解密、自由網、、網際網路檔案館、[自由軟體基金會以及其他的一些組織，開始接受位元幣的捐贈。電子前哨基金會（Electronic Frontier Foundation ）也接受了一段時間的位元幣捐贈但是隨後宣布停止這樣做，因為位元幣這樣的貨幣系統在歷史上沒有先例，對於其法律前景的不確定性感到擔心。一些小型的企業也開始接受位元幣，LaCie公司是一間上市公司，接受位元幣作為其 Wuala服務的付款方式。
2012年10月，BitPay 發行報告說，超過 1000 家商戶透過他們的支付系統來接收位元幣的付款。
2012年11月，WordPress宣布接受位元幣付款。宣告說肯亞、海地和古巴等地區遭受國際支付系統的封鎖，位元幣可以幫助這一地區的網際網路使用者購買服務。
管理
位元幣透過點對點（p2p）的分布式網路進行管理。 密碼學技術和p2p網路的計算合力使得使用者可以發起迅捷的、不可逆的支付，並對其他人的支付進行驗證。支付活動不需要引入對第三方的信任、不需要中央銀行或者監管機構的支援。
位元幣的發行規則是根據位元幣網路上大多數計算力同意的規則進行的。核心規則對位元幣的發行速率進行約束，構建出了一個競爭性的交易處理系統，並使得貨幣總量被限定為2100萬個。
位元幣不需要中央銀行就可以獨立執行，也不需要政府、大型企業的支援或信用背書。
執行方式
位元幣的匯款和收款是透過軟體客戶端或者網際網路來完成的。收款方會擁有自己的位址，匯款方在獲得該位址後，就可以發起支付交易，將位元幣匯到該位址。如果想要動用位址中的位元幣，需要「錢包」檔案。
客戶端名稱 網址 許可協議
Multibit（雲端資料區塊功能） http://multibit.org/ MIT
Bitcoin-Qt（中本聰客戶端） http://sourceforge.net/projects/bitcoin/ MIT
My Wallet（在線錢包，獨立式） https://blockchain.info/wallet 專有軟體
Coinbase（在線錢包，混合式） http://coinbase.com 專有軟體
Electrum http://electrum.ecdsa.org/ GPL
Armory（具有離線儲存功能） http://bitcoinarmory.com AGPL
位元幣位址
支付位元幣時，需要發送到「位址」。位址是大約33位長的、由字母和數位構成的一串字元，總是由1或者3開頭，例如"16Q5yQyTf6czeDaL1iK7fp7TJxuFwA43Qv"。可能的位元幣位址超過2^160個。據科學家估計，全世界約有2^63粒沙，如果每一粒沙中有一個地球，那麼位元幣相當於所有這些「地球」上的所有的沙的數量。
位元幣軟體可以自動生成位址，生成位址時也不需要聯網交換訊息，可以離線進行。
手續費
位元幣支付交易可以支付手續費，理論上可以加快交易速度。到2012年為止，絕大多數的位元幣支付都是沒有支付手續費的。如果某一筆交易的金額特別大，例如從多個位址中提款進行支付，那就會形成比較大的資料，因此位元幣網路會要求附加一個小的手續費。
交易確認
位元幣的交易資料被打包到一個「資料塊」（block）中後，交易就算初步確認了。當下一個資料塊連結在前一個資料塊之後，交易會得到進一步的確認。在連續得到6個確認之後，這筆交易基本上就算是不可逆轉地得到確認了。
位元幣網路將所有的交易歷史都儲存在「資料塊鏈」（blockchain）中。資料塊鏈在持續延長，而且資料塊一旦加入到資料塊中，就不會再被移走。資料塊鏈實際上是一個分散的並由所有參與者組成的資料庫，是對所有位元幣交易歷史的記錄。
中本聰預計，當資料量增大之後，使用者會希望這些資料並不是全部儲存在本地。為了實作這一標的，就需要採用引入Merkle tree機制。這種機制下，使用者的本地客戶端將能夠主動剔除掉那些自己永遠用不到的部分，比方說極為早期的一些位元幣交易記錄。
確認一項交易的過程是由解決計算上困難的工作量證明機制問題來實作的。工作量證明機制要求電腦在計算能力為某個有限值的情況下，需要運算一定的時間才能解決，這就使得攻擊者無法重寫交易歷史，除非他能夠擁有比其餘bitcoin系統更強大的計算能力，從而能以更快地速度產生資料塊鏈。工作量證明機制的難度由系統自動調節，所以新區塊的生成平均需時10分鐘。所有散瘀的系統會檢測交易和區塊的有效性並忽略任何違背規則的交易和區塊，比如那些產生錯誤數量的bitcoin的區塊或多次發送相同bitcoin的發送者的相關交易。
參與處理交易塊的終端可以得到一定量新發行的位元幣以及相關的交易手續費。為了得到這些新產生的位元幣，參與處理交易塊的終端需要付出大量的時間和計算力，這個過程非常類似於挖礦，因此中本聰將交易處理者命名為「礦工」，將交易處理活動稱之為挖礦。這些新產生出來的位元幣可以報償系統中的交易處理者，是他們的計算工作保障了位元幣交易網路的運作。透過挖礦，bitcoin系統向經濟中注入貨幣。
錢包加密是指對儲存有私鑰的錢包進行自動加密儲存。
位元幣官方客戶端從0.4.0 版本開始支援錢包加密。加密的錢包在每次付款的時候，都會提示您輸入密碼。如果密碼錯誤，客戶端會拒絕付款。如果用最早備份的錢包（wallet.dat）替換回來，還是一樣可以正常交易。考慮到位元幣的原理應該也可得出，只要有私鑰（錢包）存在，就可以證明你是這個錢包的合法擁有者，不管對這個錢包（核心就是某個位址對應的私鑰）是進行了加密還是刪除，都不能否定它。
為了確保絕對安全，Armory客戶端將錢包和客戶端進行分離，離線客戶端內的錢包被嚴格地加密保護起來。在線客戶端如果需要支付位元幣，需要由掌握離線錢包的電腦進行簽署，再透過在線客戶端進行廣播。
Blockchain.info雖然是在線錢包服務，但是每個使用者的私鑰都透過Java虛擬機器在使用者的瀏覽器內進行加密，blockchain.info只儲存加密後的密鑰檔案。這樣使用者不必信任Blockchain.info的管理員，就可以放心將私鑰交給他人管理。
法律現狀
位元幣目前依然可以認為是合法的，在世界範圍內，位元幣都可以被認定為是一種虛擬商品而受到法律的保護；但是位元幣作為一種「貨幣」的法律地位則尚未有在任何國家確立，這也是位元幣支援需要努力爭取的地方。如果位元幣不能被法律正式確認為一種貨幣，那麼可能會給接受它的商家和個人帶來稅收申報上的不便，因為接受位元幣的商家將被看作是以物易物交易，而這類交易在稅收申報方面比普通的交易要麻煩一些。
同時，位元幣作為一種和貨幣高度類似的商品，需要符合反洗錢的需求。位元幣需要在交易、佔有等方面納入個人財產申報、銀行業反洗錢系統、反內幕交易、反市場操縱等體系，位元幣的交易所和儲存機構也可能需要政府的監管和發放牌照。一些發展較快的位元幣交易所和支付服務提供商，都在積極地探索和監管機構合作，透過申請牌照、積極同監管部門溝通等方式，將位元幣的支付納入到反洗錢、反恐怖主義融資等監管框架之中。
在中國，《人民幣管理條例》規定，禁止製作和發售代幣票券。由於代幣票券的定義並沒有明確的司法解釋，如果位元幣被納入到「代幣票券」中，則位元幣在中國的法律前景面臨不確定性。
與傳統電子貨幣的差異
位元幣是去中心化的，而傳統電子貨幣都有一個中央的服務商。這使得位元幣不存在一個單獨的漏洞可供擊潰，系統較為穩定。但是這使得政府的監管面臨更大的障礙。
位元幣的存量有限，不能隨意增發，而傳統電子貨幣都可以無限增發。這一特點使得位元幣的持有價值較高。
位元幣的代碼是開源的，而傳統電子貨幣都是封閉的。商家、消費者、投資者和服務商，能夠圍繞這套開源體系建立起非常豐富的服務和金融體系。
位元幣的價值來源於因為使用者逐步增多，而傳統電子貨幣則依靠法幣背書。這使得位元幣的價值變化空間更大。位元幣的價值建立於有多少人、多少商品和服務願意接受位元幣的付款，如果接受位元幣的人數增多，位元幣的市場交易進一步繁榮，位元幣將擁有巨大的升值空間。由於目前擁有位元幣的人數僅有數十萬人，和十億網際網路使用者基數相比，增長空間很大，這也是目前大部分位元幣持有者信心很強的重要原因。但是，如果位元幣使用者數量減少，其價值也很有可能下跌。
技術原理
新的位元幣是由網路節點在完成一個特定數學問題計算之後生產出的。這些數學計算需要相當的運算能力才能完成，並能夠透過生成有效運算工作的證明來檢驗。在位元幣網路中運算難度可以自動調節，在最初的四年里會有10,500,000位元幣被製造出來，這個數值每四年減半，所以在第四到第八年中會有5,250,000位元幣被製造，在第8到第12年中會生產2,625,000位元幣，以此類推。因此最終位元幣的數額會無限趨近於21,000,000位元幣。
技術上講，目前的資料結構下，一個位元幣可以被分割到8位元小數，所以0.00000001BTC是目前的最小單位。如果將來有需要的話，再考慮更小的分割單位。即使位元幣的允許精度從目前的8位元小數擴充功能，最終流通中的位元幣將總是略低於2100萬（假定其他參數不變）。
系統執行內建的機制會在平均大約每10分鐘確認一個區塊。參與制造新位元幣的人數變動，新位元幣製造的難度也隨之變動，這是將整個分布式網路作為一個整體來分析，分析的依據是之前2016個區塊的製作時間。因此製造的難度與一定時間內全網投入製作工作的平均運算能力相關。單一個體「發現」新區塊的可能性是建立在他的計算能力與全網計算能力的綜合比較之上的。
區塊的總數乘以每個區塊的位元幣值就是現存的位元幣總數。每個區塊的幣值在最初的210,000個區塊中是50BTC，之後210,000區塊是每區塊25BTC，然後是12.5BTC 、6.25BTC，以此類推。最後一個產出位元幣的區塊將是#6,929,999號區塊，這大約會在公元2140年前後發生。屆時流通中位元幣的總數將恆定維持在20999999.9769 BTC。生產的獎勵會從 0.00000001 BTC變為0，然後將不再有新的位元幣被生產出來。
經濟
貨幣的初始發行
Total bitcoins over time
和法幣不同,位元幣沒有一個居於中央地位的發行機構。位元幣網路透過發行量每4年減半的方式，緩慢而持續地增加貨幣供給，其總量最終將穩定在2100萬個。位元幣已經發行的總數可以隨時進行查詢。截至2012年11月 大約有1050萬個位元幣被發行出來，相當於潛在位元幣總數量的一半。到2017年下半年，大約會有75%的位元幣被挖出來。在貨幣總量固定的條件下，為了保證較小价值的交易也能透過位元幣完成，單個位元幣可以拆分到小數點後8位元。
位元幣網路生成資料塊所需要的計算難度每過2016個資料塊調整一次，調整的依據是生成過去2016個資料塊實際耗費的時間，令調整後的難度使得每生成一個資料塊的預期時間為10分鐘。2016個資料塊意味著大約每過兩周時間，位元幣網路的難度會被調增一次。位元幣網路到2012年11月為止，新生成一個資料塊(block)所需要的計算量相當於創世資料塊的100萬倍。
那些在較早時期將電腦資源投入到位元幣挖礦活動中的使用者，相對於較晚加入的礦工而言，獲得位元幣容易得多。這樣設計的原因，主要是為了保證在位元幣的早期發展階段可以吸引足夠的計算力來處理資料塊。事實上，如果沒有人挖礦，位元幣的交易活動就無法處理，位元幣經濟也將停止執行。
匯率
graph showing a peak around June 2011
The exchange rate for 1 BTC in USD on MtGox exchange
位元幣的匯率處于波動之中，波動性較一般的貨幣劇烈得多。
截止到2012年11月為止，位元幣的歷史最高匯率為33美元，過去12個月的最低點為2.6美元。在2012年8月，位元幣的匯率為10美元左右。2012年11月底，位元幣的匯率為12.5美元左右。按照已經挖出的位元幣總數計算，位元幣的市值約為1.3億美元。[36]
常用的檢視匯率的網站為：http://www.bitcoinwatch.com/
位元幣透過多種方式來預防拒絕服務式攻擊（DDoS）以及其他的一些攻擊。
位元幣挖礦
位元幣礦工負責管理位元幣網路。
位元幣礦工負責解決具有一定工作量的工作量證明機制 問題，來確認交易和防止雙重支付。中本聰在他的論文中闡述說，「在沒有中央權威存在的條件下，既鼓勵了礦工支援位元幣網路，又讓位元幣的貨幣流通體系也有了最初的貨幣注入源頭。」中本聰把透過消耗CPU的電力和時間來產生位元幣，比喻成金礦消耗資源將黃金注入經濟。挖礦和網路協作
位元幣的挖礦和節點軟體是基於p2p網路、數位簽名、 密碼學證據來發起和驗證交易的。節點向網路廣播交易，這些廣播出來的交易在經過礦工的驗證後，礦工用自己的工作證明結果來表達確認，確認後的交易會被打包到資料塊中，資料塊會串起來形成連續的資料塊鏈。
中本聰本人設計了第一版的位元幣挖礦程式，這一程式隨後被開發為廣泛使用的第一代挖礦軟體 Bitcoind,這一代軟體從2009年到2010年中旬都比較流行。
每一個位元幣的節點都會收集所有尚未確認的交易，並將其歸集到一個資料塊中，這個資料塊會和前面一個資料塊整合在一起。礦工節點會附加一個隨機調整數，並計算前一個資料塊的SHA-256雜湊運算值。挖礦節點不斷重複進行嘗試，直到它找到的隨機調整數使得產生的雜湊值低於某個特定的 標的。由於雜湊運算是不可逆的，尋找到符合要求的隨即調整數非常困難，需要一個可以預計總次數的不斷試錯過程。這時，工作量證明機制就發揮作用了。當一個節點找到了符合要求的解，那麼它就可以向全網廣播自己的結果。其他節點就可以接收這個新解出來的資料塊，並檢驗其是否符合規則。如果其他節點透過計算雜湊值發現確實滿足要求（位元幣要求的運算標的），那麼該資料塊有效，其他的節點就會接受該資料塊，並將其附加在自己已有的鏈條之後。
挖礦產出
除了將接收到的交易訊息打包到資料塊，每個資料塊都會允許發行一定數量的新位元幣，用來激勵成功發現資料塊的礦工。位元幣系統按照預定的貨幣增發節奏決定發行的位元幣數量。如果其他支付交易有給手續費的，那麼礦工還會獲得手續費。由於礦工可以自行決定是否將某一個交易資料打包到資料塊中，因此礦工有可能優先選擇手續費較高的交易來打包。
資料塊產生速率的預期為每10分鐘一個，但每個資料塊中新發行的位元幣不能超過50個，而這個數位每個4年就會減半，因此位元幣的總數量不會超過2100萬個。隨著新發行位元幣數量的下降，手續費將成為挖礦的主要激勵。
礦池
位元幣礦工將計算力彙集在一起，以增強挖礦產出的穩定性。礦池可以向礦工收取一定百分比的提成。
挖礦難度
為了使得資料塊產生的速度大體均勻，產生新資料塊的難度會定期調整。如果資料塊產生的速度加快了，那麼就提高挖礦難度；如果資料塊產生速度變慢了，那麼就降低難度。
位元幣最早透過Intel或AMD的CPU來挖礦。截至2012年，礦工們逐漸採用 GPU 和FPGA等挖礦裝置。同時，ASIC裝置也在開發之中，宣布正在開發ASIC挖礦裝置的有好幾家。
顧慮
投資物件
位元幣曾經被指控為「龐氏騙局」，因為位元幣的匯率在不斷地上漲，而早期的位元幣使用者挖礦較為容易。[41][42]經過長期的討論，現在一般都不認可這一指控。例如歐洲中央銀行在對虛擬貨幣進行研究後做出如下分析：
「另外一個話題在位元幣社群內被反覆討論：位元幣是一個龐氏騙局嗎？位元幣的使用者用普通貨幣買入位元幣，而如果想要變現位元幣，就必須要有其他的使用者願意購買位元幣，也就是說，要有新的位元幣需求不斷出現。對於很多人而言，這看上去非常像一個龐氏騙局。那麼我們來看一下美國證監會對龐氏騙局的定義：
龐氏騙局是指用新進入投資者的資金，為早期投資者支付收益。龐氏騙局的發起者通常都向新投資者承諾高收益、低風險。在很多龐氏騙局中，騙子努力地誘導新投資者進入，以便向早期的投資人支付收益，並用於自身的消費，而這些錢很少進行真實的投資。
位元幣與之完全不同——至少理論上如此——位元幣沒有一個組織者掌握著使用者的錢然後消失不見。位元幣的使用者自發地進行交易，幾乎完全沒有中介機構的存在，沒有任何人可以直接從位元幣不斷擴大的人群中直接，除非匯率上漲。（而透過匯率上漲獲利，和其他外匯投資沒有太大區別。）而礦工獲得的位元幣，也是為了激勵他們處理位元幣交易，以維持位元幣的安全。雖然很多投資者試圖透過位元幣價格波動來進行獲利，但是這並不是位元幣設計的目的，位元幣本身只是一種支付系統。而位元幣的核心開發人員，也一再明確地強調位元幣只是一個「實驗性」的項目，並反覆提示投資位元幣的風險。」
隱私保護
因為交易訊息是向全網廣播的，因此所有交易記錄都是公開的。不同於傳統銀行透過 將交易訊息嚴格保密來保護隱私, 位元幣透過為每筆交易建立不同的位址來保護隱私。例如，李雷希望發送123.45BTC給韓梅梅，那麼位元幣網路上所有節點都能夠看到這筆123.45BTC的交易。但是，除非李雷或者韓梅梅公開宣稱自己擁有其中的一個位址，那麼其他人很難知道，這筆交易是發生在李雷和韓梅梅之間的。
理論上，如果有調查者能夠將某一個位址與某一使用者建立關聯，那麼調查者就可以追根溯源，搞清楚每一筆交易的對手方，例如要求已知的一方交代交易的另一方的身份，並順藤摸瓜，直到確定標的位址的真實所有者。
實際上，想要確定某個位元幣的真實所有者依然是異常困難的。這一屬性使得位元幣吸引了很多非法物品交易者的興趣。
不正當用途
駭客行為
駭客組織 "LulzSec" 宣布接受位元幣捐贈。他們宣稱說該駭客團體 「需要位元幣捐贈以便繼續他們的駭客事業。」
絲綢之路是一個匿名化的黑市，市場內的唯一交易貨幣為位元幣。
2011年，紐約州參議員Charles Schumer和西佛及利亞的Joe Manchin致信給美國的藥品管理局，要求對絲綢之路和位元幣展開調查。Schumer說絲綢之路運用位元幣洗錢。殭屍網路挖礦
2011年6月，賽門鐵克公司發出警告，殭屍網路正在參與到位元幣"挖礦"中。這會佔用受害者的電腦運算能力、消耗額外的電力並導致主機溫度升高。當月晚些時候，澳大利亞廣播公司發現一名僱員用公司的伺服器進行挖礦。
一些惡意軟體也大量利用顯示卡的並列計算能力。 在2011年8月，位元幣挖礦的殭屍網路被發現了，被木馬感染的Mac OS X也被發現進行位元幣挖礦。
