L'innovation clé de Bitcoin a été la blockchain — un logiciel qui agit comme un registre, enregistrant chaque transaction jamais effectuée avec Bitcoin. Contrairement au registre d'une banque, la blockchain Bitcoin est distribuée et vérifiée à travers un réseau d'ordinateurs, ce qui signifie qu'aucune entreprise, pays ou tiers ne la contrôle, et n'importe qui peut faire partie de ce réseau. Le processus par lequel de nouveaux bitcoins sont mis en circulation implique la résolution de puzzles informatiques difficiles pour découvrir un nouveau bloc, qui est ajouté à la blockchain. Les individus qui présentent leur solution au puzzle en premier sont récompensés par un certain nombre de bitcoins. Enfin, n'importe qui, n'importe où, avec un accès à Internet, peut recevoir, envoyer et détenir des Bitcoins en utilisant la version publique de leur clé (c'est-à-dire, la version de leur clé privée qui peut être librement partagée afin de recevoir des fonds de manière sécurisée).