ビットコイン（）は、中央銀行や単一の管理者を持たない分散型のデジタル通貨である。仲介者を必要とせずにPeer-to-Peerでビットコインネットワーク上でユーザーからユーザーへとビットコインを送信することで取引ができる。取引はネットワークノードビットコインネットワークに接続されているコンピューター端末。 によって検証され、ビットコインのすべての取引履歴がブロックチェーン（blockchain）と呼ばれる台帳に分散的に記録される。
2008年にサトシ・ナカモトと名乗る人物またはグループによってビットコインが発明され、その実装がオープンソースソフトウェアとして公開され、2009年に使用が開始された。
技術と仕組み 通貨単位 ビットコインの通貨単位は、「bitcoin（ビットコイン）」である。2014年現在、ビットコインを表す記号にはBTC、XBT、₿がある。
補助単位としては、「mBTC（ミリ・ビットコイン）」「µBTC（マイクロ・ビットコイン）」「bits （ビット）」「satoshi（またはSatoshi。読みはサトシ）」などが存在する。satoshiはビットコインの作者であるサトシ・ナカモトを記念してつけられたビットコインの最小単位で、1億分の1ビットコインにあたる(アーカイブ)。Bitsは100万分の1ビットコインでμBTCと等しく、ビットと呼ばれる（英語表記ではbitsと複数形となる）。
また、頭文字の大小による意味の違いがあり、大文字表記（Bitcoin）はプロトコルと取引ネットワークを、小文字（bitcoin）は通貨自体を指す。
2014年10月7日、ビットコイン財団は、ビットコイン用のISO 4217通貨コードを申し込む計画を明らかにし、BTCまたはXBTが主候補であるとした。
2015年に、ビットコインの記号「₿」をUnicode（U+20BF）に追加することが承認された。
トランザクション
ビットコインにおけるトランザクションとは、ビットコインの送金内容をまとめたメッセージである。このメッセージは、1つ以上の「入力（input）」と 1つ以上の「出力（output）」で構成される。この仕組みは「ビットコインスクリプト」というForthという言語に似たスタックベースのスクリプト言語を用いて記述される。
ブロックチェーン上では、ビットコインは「アドレス」と呼ばれる特定の文字列に紐づけられている。多くの場合、アドレスはある1つの公開鍵のハッシュ値をエンコードしたものである。こうしたアドレスを作るには、ランダムな秘密鍵を生成し、それに対応するアドレスを計算する。この処理はほぼ瞬時に行えるが、逆に 既存のアドレスから秘密鍵を求めることはほぼ不可能である。ビットコインアドレスを公開しても秘密鍵が漏れることはなく、誰かが偶然に資金の入った既存の秘密鍵を生成してしまう可能性が低くなる。
ビットコインを使うには、所有者が秘密鍵でトランザクションにデジタル署名を行い、ネットワークが公開鍵を使ってその取引（トランザクション）を検証することで、秘密鍵そのものは公開されずに済む。
ビットコインの送金は、「前の出力から次の入力へ」という連鎖構造になっており、この連鎖の最後に残っている未使用のまま残っている出力が、その時点での持ち主の残高になる。これを「UTXO（未使用トランザクション出力）」と呼ぶ。
トランザクションの連鎖を過去へと遡っていくと、入力が何もない特別なトランザクションに辿り着き、これを「コインベース・トランザクション」と呼ばれ、ビットコインの発行に用いられるトランザクションである。
また、各入力はブロックチェーン上の「未使用の出力（UTXO）」だけを参照するため、すでに使われた出力を重ねて使うことができず、二重支払いが防止されている。
ビットコインを送る際、ユーザーは送金先アドレスと送金額を指定してトランザクションを作成し、1つの取引で複数の相手に送金できる。作成されたトランザクションはビットコインのネットワークの全てのノードに送信し、検証され、ブロックチェーンに記録される。
トランザクションの「入力（input）」には、送金者が以前に受け取ったトランザクションの出力への参照と、所有者であることを証明するデジタル署名が記録されている。一方「出力（output）」には、送金先の公開鍵ハッシュと送金額が記録され、受取人だけが使えるようにロックされる。
入力として指定した UTXO の合計額が送金額を上回る場合には、差額が追加の出力として送金者に返還され、これがいわゆる「お釣り」として扱われる。出力として割り当てられなかった金額は、取引手数料としてマイナーに支払われる。。
ブロックチェーン
ブロックチェーンとは、分散型ネットワークを構成するコンピューターに、暗号技術を用いて一定期間の取引データをブロック単位にまとめ、コンピューター同士で検証し合いながらデータを同期する手法である。それは取引記録をチェーン（鎖）のようにつないで蓄積する仕組みであることから「ブロックチェーン」と呼ばれる。
各ブロックには前のブロックのデータをハッシュ関数SHA256を2回通して得られたハッシュ値があり、ブロックの識別子となる。また、ブロックのデータ構造はブロックヘッダーとトランザクションで構成され、ブロックのサイズは最大1MBである。
ブロックヘッダーにはプロトコルのバージョン番号であるバージョン、直前のブロックのハッシュ値、ブロック生成時刻であるタイムスタンプ、マークルルート、ノンス、難易度ターゲットが含まれる。ここでマークルルートとはブロック内のトランザクションをマークルツリーという手法を用いてハッシュ値としてまとめたものであり、全体的に木構造としてまとめられている。またノンスとはマイニングでランダムに設定される値、難易度ターゲットとはブロック生成の難易度を表す。
直前のブロックのハッシュ値を記述することで前のブロックの情報を参照し、ブロックの順番を決めると同時に過去に遡ることができる。このとき最初に生成されたブロックを「ジェネシスブロック」といい、ジェネシスブロックから数えたブロックチェーンの位置を「ブロック高」という。
マイニング
マイニングとはプルーフ・オブ・ワークシステム（PoW）を用いて新たなブロックを生成し、その報酬としてビットコインを手に入れる行為である。
ビットコインの送金者は、金額や受取人などの取引情報（トランザクション）を、ネットワークを構成するマイナー（、採掘者）と呼ばれるノードにブロードキャスト（転送）する。マイナーは、受け取った取引情報をブロックという形でまとめ、ブロックチェーンの末尾に追加する。ただし、新しいブロックを記録するためには計算量の大きな問題を解く必要がある。マイナーたちは競ってその問題を解き、最初にブロックを追加することに成功したマイナーだけが一定額の報酬を得ることが出来る。二重支払いなどの不整合性は、ブロックをブロックチェーンに記録する際に他のノードによってチェックされる。
問題は10分ほどで解けるように難易度が調整されており、送金者は、取引の整合性がマイナーたちによって確認され、ブロックチェーンに記録されるまで同程度の時間を待たねばならない。流通するすべてのビットコイン通貨は、このようにマイナーへの報酬という形で市場に供給される。
ビットコインで用いられるPoWでは、ブロックの内容をノンス（nonce、 一度だけ使われる数字）と言われる値と一緒にハッシュ化することで生成されたブロックIDがネットワークの難易度ターゲットよりも数値的に小さくできるノンスを見つけることをマイナーに要求し、要求を満したブロックは新しいブロックとして有効となる。
この難易度目標を調整することで、ブロック生成に必要な作業量を変化させることができる。2,016ブロック（1ブロックの生成時間が約10分として約2週間）ごとに、ノードは最近のブロック生成率に基づいて難易度ターゲットを調整する。
またビットコインは4年ごとにマイニング報酬が半減する設計になっている。2024年現在までに行われた半減日時は下記の通りである。 2012年11月28日 2016年7月9日 2020年5月11日 2024年4月19日 サムネイル|片対数グラフでの相対的マイニング難易度
コンセンサスアルゴリズム コンセンサスアルゴリズムとは、ブロックチェーンのノード間で合意形成を行うメカニズムのことであり、ビットコインではプルーフ・オブ・ワークというシステムを用いている。 そのシステムでは、攻撃者があるブロックの修正を受け入れるために、後続のすべてのブロックを修正しなければならないため、ブロックチェーンの修正を極めて困難にする。新しいブロックが常に採掘されるため、時間の経過と後続ブロックの数の増加とともにブロック修正の困難さは増大する。 そのため、悪意ある攻撃者が過去のブロックを改竄したり複数のマイナーが同時にブロックを追加した場合などでブロックチェーンが分岐する時、ビットコインはチェーンを構成する計算を多く実行したものである「最も長いブロックチェーンを信頼する」としている。
攻撃者が過去の取引履歴を書き換えても、その履歴が信頼されるためには、そこから派生するチェーンが他のチェーンよりも長くならなければならない。そのためにはネットワーク全体の半分以上のCPUパワーが必要となる。またビットコインに参加するノードの数が十分大きければ、そのようなCPUパワーを確保するのは困難である。複数のマイナーがそれぞれ個別のブロックを追加し、チェーンが分岐してしまった場合は、ネットワーク上の各マイナーはそのうちどちらかのチェーンを選んでマイニングに取り組む。さらに新しいブロックがどちらかのチェーンに追加された時点で、他方のチェーンは放棄される。
ビットコインネットワーク ビットコインネットワークとは、ビットコインを利用し運用するためのソフトウェアであるビットコインノードが相互に接続されたネットワークである。
ビットコインノードには、トランザクションの検証を行う「フルノード」とビットコインの交換機能のみを持つ「SPVノード」があり、フルノードのソフトウェアの代表としてBitcoin Coreがある。
Bitcoin Coreとはビットコイン取引やマイニングを行うためのオープンソースソフトウェアであり、2009年にサトシ・ナカモトによってリリースされた。そのため、ウォレットとしての機能とフルノードとしてビットコインネットワークに参加してマイニングを行うことができる機能、ビットコインの仕様策定における参照実装の位置付けを持つ。またJSON-RPCインターフェースを持つコマンドラインベースのデーモンであるbitcoindや、ユーザーがbitcoindにRPCコマンドを送信できる簡単なプログラムであるbitcoin-cli、GUIでbitcoindを操作できるbitcoin-qtが、Bitcoin Coreにセットで提供されている。
また、ネットワークの種類には市場価値を持つビットコインの交換を行うネットワークであるmainnet、研究開発用ネットワークであるtestnet、testnetを改良した研究開発用ネットワークであるsignet、ビットコインネットワークに接続せずに単独で動かすモードであるregtestがある。
ビットコイン改善提案 ビットコイン改善提案（Bitcoin Improvement Proposal、BIP）とは、ビットコイン技術の発展のために作成、公開される草案群である。 BIPには「Standards（標準）」「Informational（情報）」「Process（プロセス）」があり、Standardsはデータの変更に関するもの、Informationalはシステム設計やユーザーガイドラインに関するもの、ProcessではBIPに関する説明や変更に関するものであり、これまでに提案されたものはGitHubにて記録されている。BIPが提案されるとビットコインプロジェクトのメーリングリストを通じて提案が周知され、それを複数のエンジニアが妥当性を協議し、コミュニティで投票することで承認の可否を決定し、多数の合意が得られると実装・利用が開始される。また、BIP○○といった数字表記で提案が示され、ビットコインのコミュニティーメンバーであれば誰でもBIPを提案することができる。これは代表的なものとして以下のようなものがある。 BIP32 BIP32は、ビットコインに階層型決定論的（HD）ウォレットと拡張鍵の規格を導入した仕様である。HDウォレットは、マスターの秘密鍵「ルート」から複数の「子」鍵ペアチェーンを確定的に生成することができる。 BIP39 BIP39は、特定の単語リストから選ばれた平易な言葉の文字列であるニーモニックコードを利用し、BIP32に記載されているウォレットの生成に使用されるランダムシードを導き出すプロセスを記述した提案である。
ウォレット
ビットコインにおけるウォレット（口座／保管場所）とは、秘密鍵を持つビットコインアドレス （／口座番号）をまとめたものであり、機能として秘密鍵や公開鍵の作成やビットコインの送受信などである。
取引所が提供するウォレットとは異なり、取引所以外のウォレットはウォレット機能が独立している。
ウォレットの作成方法として、以下のようにランダムウォレットとHDウォレットがある。 ランダムウォレット ランダムウォレット（非決定性ウォレット）とは、秘密鍵と公開鍵のペアを個別に管理するものである。秘密鍵は似乱数生成器を用いてランダムに作成され、次に秘密鍵とsecp256k1と呼ばれる楕円曲線暗号に基づいたECDSAアルゴリズムを用いて「公開鍵」が作られ、その公開鍵を暗号学的ハッシュ関数SHA256に通した後にRIPEMD160を通すことで「公開鍵ハッシュ」が作られ、最後に公開鍵ハッシュをBase58Checkに通すことで「ビットコインアドレス」が作られる。
HDウォレット HDウォレット(階層的決定性ウォレット)とは、1つのシードから多数の秘密鍵を作成したウォレットであり、シードをバックアップすると、すべての鍵ペアを復元できる。また、シードはBIP39で定義されているニーモニックコードと呼ばれる単語の列に変換することで、バックアップを容易にすることができる。シードは乱数生成器から作成され、シードを暗号学的ハッシュ関数HMAC-SHA-512に通すことでマスター鍵となる秘密鍵が作られる。その秘密鍵を拡張秘密鍵といい、暗号学的ハッシュ関数HMAC-SHA-512と一緒に用いることで子となる拡張秘密鍵が作られる。 仮想通貨ウォレットには「ホットウォレット」と「コールドウォレット」があり、各ウォレットはさらに細かく分かれている。「ホットウォレット」と「コールドウォレット」の大きな違いはインターネットへの接続の有無と利便性である。 ホットウォレット ホットウォレットとはウォレットの秘密鍵がインターネットに接続されている状態にあるウォレットである。代表的に、以下の3つがある。
ウェブウォレット モバイルウォレット デスクトップウォレット
ウェブウォレットとは、利用者に代わってウォレットを管理するウェブサービスのウォレットのことである。端末の種類にかかわらず利用できるので利便性は高いが、セキュリティ面はサービス提供機関に任せることになる。
また、Windows、MacOS、iOS、Androidなどのオペレーティングシステム上で動作するソフトウェアのウォレットをソフトウェアウォレット（クライアントウォレット）という。デスクトップPCにソフトウェアをインストールする場合はデスクトップウォレットといい、モバイル端末にインストールする場合はモバイルウォレットという。
コールドウォレット コールドウォレットとはウォレットの秘密鍵がインターネットから隔離されているウォレットである。代表的に、以下の2つがある。
ハードウェアウォレット ペーパーウォレット
ハードウェアウォレットとは、専用のハードウェアを使ったウォレットのことである。ハードウェアウォレットは、取引ネットワーク（イーサネット）に接続された外部のマシン（パーソナルコンピュータなど）に接続して利用する。ハードウェアウォレットの内部には秘密鍵が保存されているが、ウォレットは署名だけを行って接続先のマシンに送信するので、秘密鍵の漏洩の可能性はソフトウェアウォレットにくらべて低い。
ペーパーウォレットとは、紙にビットコインアドレスと秘密鍵（プライベートキー／暗号コード）を印刷したものである。クラッキングなどで秘密鍵が漏洩する危険性がないので、最も安全である。ただし、インクや紙の劣化、盗難に注意が必要となる。
SegWit
「Segregated Witness（SegWit）」とは「Witness（署名）」と取引のデータを分離してデータを再編することであり、それによって1つのブロックに含める取引の数を増やすことができるのでネットワークの取引処理量を増加させられ、また取引速度の向上や取引の署名の改ざん（トランザクション展性）が不可能になる。
Taproot TaprootはとMAST（Merkelized Abstract Syntax Tree：マークル化抽象構文木）を導入するアップデートであり、ネットワークのプライバシー機能の向上や、取引のデータのサイズの削減を目指したものである。
経済と社会
ビットコインの理論的背景と思想 ヨーロッパ中央銀行（ECB）によると、ビットコインが掲げる「貨幣の分散化（非中央集権化）」という思想は、経済学の一派であるオーストリア学派経済学に理論的なルーツを持つとされる。特にフリードリヒ・ハイエクの著書『貨幣発行自由化論（The Denationalisation of Money）』にその影響が見られ、同書では中央銀行の独占を終わらせ、貨幣の発行・流通・管理を完全に自由市場に委ねることが提唱されている。社会学者ナイジェル・ドッドは、ビットコインのイデオロギーの核心について、「貨幣を政府だけでなく、社会的な支配からも解放すること」にあると述べている。『エコノミスト』誌はビットコインを「悪意ある政府や銀行の干渉を受けずに人々が取引できる、現金のオンライン版を作ろうとするテクノ・アナーキスト（技術的無政府主義）プロジェクト」と評している。こうした哲学的な思想は、当初からリバタリアン（自由至上主義者）やアナーキスト（無政府主義者）たちを強く惹きつけた。
通貨としての認識 お金は一般的に、「価値の保存手段」「交換の媒介」「価値の尺度」という3つの機能を持つ。『エコノミスト』誌は2014年に、ビットコインはこのうち「交換の媒介手段として最もよく機能する」と評価した。2015年には同誌が、ビットコインには通貨として有用な3つの特性があると指摘している。すなわち、「入手が難しく、供給が限られており、真偽の確認が容易である」という点である。また経済学者ロバート・J・シラーは2014年、ビットコインにはチリの「ウニダ・デ・フォメント（Unidad de Fomento）」のように、財の相対的価値を測る単位（価値尺度）としての潜在力があると述べたが、「現在のビットコインの形では、合理的な経済問題を本質的に解決しているわけではない」とも指摘した。
決済への利用 ビットコインは採掘、もしくは商品・サービス・他の通貨との交換、また寄付を受けることにより入手できる。ビットコインは一般的なクレジットカードの加盟店手数料2−8%に比べ費用が抑えられFor growth in merchant numbers, see
For cheap payment processing costs, see 、クレジットカードの手数料よりさらに安価な決済コストを実現でき、かつ土日祝祭日に左右されない。また、売り手買い手双方ともに、個人情報やカード番号など、外部に漏れたら問題になるような情報の入力も必要ない。そのためeコマースの決済手段として着実に地歩を固めている。著名な営利法人での採用例としてはOkCupid、reddit、WordPress、ヴァージン・ギャラクティックが、特定非営利活動法人やアドボカシー団体ではフリーソフトウェア財団https://www.fsf.org/donate/、http://en.blog.wordpress.com/2012/11/15/pay-another-way-bitcoin/、Torhttps://blog.torproject.org/blog/announcement-tor-project-now-accepting-bitcoin-donations、電子フロンティア財団https://www.eff.org/deeplinks/2013/05/eff-will-accept-bitcoins-support-digital-liberty （EFF）、ウィキメディア財団https://donate.wikimedia.org/wiki/Ways_to_Give/ja などが挙げられる。
インフレと厳格な資本規制によって窮地に陥っている一部のアルゼンチン人は、アルゼンチン・ペソの代替通貨として使用している. Blogs.ft.com (16 April 2013). Retrieved 20 April 2013. ほか、一部のイラン人は、通貨制裁を回避するために使用 している。
ある経済ジャーナリストやアナリストは、スペインでの流通量とキプロス・ショックに関連性があると示唆している。キプロスでは財政難になった際に、金融機関の預金口座に課税するために預金封鎖をしたことで、キプロス国民が国家権力の及ばない「ビットコイン」へ資産を移す動きが増え、大々的に報じられた。
2021年6月8日には中央アメリカのエルサルバドル共和国が国家としては世界で初めてビットコインを法定通貨として承認し、9月7日に導入された。同国はビットコインともう一方の法定通貨である米ドルを両替するATMの新設や、スマートフォン用電子ウォレットアプリ「チボ（Chivo）」を開発し、チボに登録すれば30ドル相当のビットコイン相当を獲得できるキャンペーンを実施するなど普及を進めている。
2022年4月には中央アフリカ共和国がビットコインを法定通貨として採用したほか、2023年12月22日にはアルゼンチンが契約書に使用できる通貨として指定している。
投機への活用 既存の通貨は国家の信用が基盤であり、その国家の経済的強さや軍事力が通貨の価値を担保している。一方、中央支配機関がないビットコインの信用は、ネットワーク参加者全体で相互に形成されている。価値下落を防ぐ努力をするような中央組織が存在しないというリスクがある一方で、使用者の意図に反して価値をコントロールすることもできない。
価格変動から差益を得ようとする投機家により、投機目的で取引されている。
2012年にウィンクルボス兄弟がビットコインを購入し、2015年にはニューヨーク本拠の仮想通貨取引所「ジェミニ（Gemini）」も設立している。しかし一方で、2013年には欧州銀行監督局（EBA）はこのような投機リスクに対し警告している。
2020年には、ビジネス分野へのデータ管理や分析を手がけるアメリカの企業である社が、ビットコインの購入を始めている。
2021年にはオンラインゲーム大手のネクソンがビットコインを購入し、日本企業として初めて財務資産に組み入れた。
2025年にはカジュアル衣料製造のANAPホールディングスは、日本初のビットコイン建て増資を発表した。
通貨としての法的地位
ビットコインの法的地位は国や地域によって大きく異なる。その分散型の性質と国境を越えた利用のため、ビットコインの規制は困難である。アメリカをはじめとする国々の当局者たちは、ビットコインを合法的な金融サービスを提供できるものと認識しているものの、闇ネット市場や盗難を中心として犯罪活動が行われている。ビットコインの盗難は可能であり実例があるものの、オフラインでの防止策でこうした危険性は減らせる。
犯罪行為との関連性は利用人口拡大の妨げとなっており、流通動向は金融規制当局、立法機関、法執行機関の注目を集めており、実際に米連邦捜査局（FBI）、米上院、ニューヨーク州により捜査されたFor lack of mainstream use, see Chen, Adrian (1 June 2011). . Gawker.
For attention by law enforcement and regulatory bodies, see 。FBIは「おそらく資金の移動や盗難手段としてサイバー犯罪者を惹きつける」と2012年の報告書で述べた。 2012年、英経済誌『エコノミスト』は、ビットコインの人気を「違法薬物の購入手段としての利用価値に拠るもの」と報じている。2013年、英『ガーディアン』紙は、「主にオンライン賭博や違法薬物購入に使われた」と述べ、同年、ハフィントン・ポストは「オンライン賭博が高割合を占める」と述べた。正規のトランザクションは、実際の薬物購入関与数より少ないと考えられており、全トランザクションの約半分は、単一のオンラインゲームサイトで決済されている。2012年、カーネギーメロン大学と情報ネットワーク協会の研究により、ビットコインの流通総額の4.5−9%が、単一のオンライン市場、シルクロードの薬物購入目的であると推定した。取引の大半は実質的に投機目的であったが、当研究は商品やサービスに比べ薬物が遥かに大きな使用割合を占めると主張している。2013年、ハフィントンポストは、身元確認をしないオンライン銃器商は決済にビットコインを使用していると報じた。
また、欧州銀行当局を含む各種の規制当局及び法執行機関は、資金洗浄用途を警戒している。FBIによる2012年度報告書では、資金洗浄を実現するおそれを認めたが、判明した事例が存在しなかったと述べている。資金洗浄の障害として、取引履歴の公開性を挙げる意見もある Paper is explained by 。 2013年3月に米国財務省の は、「分散型仮想通貨」の規制指針を制定し、アメリカで造幣販売を行う「採掘者」は通貨販売事業者と指定され、事業登録やその他の法的義務が課せられた。
2013年8月、ドイツ財務省は、ビットコインについて、「多国間決済の会計単位として使用可能である」とし、1年以上保持する場合はキャピタルゲイン税が課せられた。
米国ニューヨーク州金融サービス局は、富の移転や犯罪行為（特にシルクロード）を懸念し規制する目的で、権限上可能な規制（BitLicense）や指針に関わる調査の実施を2013年11月に発表し、ニューヨーク市で公聴会を開催した。またアメリカ合衆国内国歳入庁（IRS）は、「積極的に独自基準の作成に取り組んでいる」と述べている。
同時に欧州銀行監督局（EBA）は、使用状況を鑑みて微妙ながら承認を与えた。以前はEUおよびEFTA地域の銀行による規定や認可が存在せず危険性が伴うことから公式に警告を発していたが、各種規制の適応外であり不要であることを認め、現状を認識し見方を変えたBitcoin Financial (15 December 2013) Bitcoin Officially Confirmed Legal and Unregulated in Europe Retrieved 16 December 2013。
日本では、2014年6月19日に自民党IT戦略特命委員が規制を見送る提言書を公表している読売新聞 朝刊 2014年6月18日。提言では、ビットコインなどの仮想通貨を「価値を持つ電磁的記録（価値記録）」と定義している。
ロシアでは2014年3月、中央銀行が、目下いかなる暗号通貨も禁止する計画を持たないと明言した。政府は暗号通貨の違法な使用を防止すべく、市民と法人を保護するための法的な枠組みを設ける予定であるという。
インドネシアでは、2014年2月6日にインドネシア中央銀行が、ビットコインは法定通貨ではないと声明した。