比特币的核心运行依赖于一套融合了密码学、分布式网络与博弈论的理论体系，其根本目的在于建立一个不依赖任何中央权威的、可信的点对点电子现金系统。
比特币系统是密码学理论的杰出应用。它通过非对称加密技术为每个用户生成唯一对应的公钥和私钥，私钥用于生成交易的数字签名，公钥则用于验证交易的真实性，确保了资产所有权和交易授权的安全。系统采用哈希函数将交易数据打包成区块，并通过复杂的数学计算将区块前后链接，形成了不可篡改的区块链账本。这套密码学架构构成了比特币安全性与可信度的基石，使得在没有中心机构担保的情况下，交易依然能够被可靠地验证和记录。
比特币的理论支柱是其去中心化的共识机制，这主要依靠分布式网络与工作量证明理论来实现。整个网络由遍布全球的节点共同维护，每个节点都保存着完整的账本副本。为了决定由谁来负责记账并生成新区块，系统引入了工作量证明机制，要求参与者投入巨大的计算资源去解决一个复杂的数学难题。这个竞争过程确保了记账权的获得需要付出真实的经济成本，使得恶意攻击者若想篡改历史记录，需要掌控超过全网半数的算力，其成本将远超潜在收益。这种基于经济博弈的设计，激励了大量诚实节点维护网络，共同达成对账本状态的一致性认可。
比特币的经济模型设计则建立在严格的通缩理论与货币发行规则之上。其创始人中本聪在协议中预先设定了比特币的总上限约为2100万枚，通过挖矿奖励的方式逐步释放。这种固定总量的设计模仿了黄金等稀有金属的特性，抵御法定货币因超发而导致的通货膨胀。区块奖励大约每四年减半一次的机制，不仅控制了新币的产出速度，也赋予了比特币稀缺性的预期。这套预先编程、公开透明的货币发行规则，是其区别于传统信用货币、吸引诸多关注者的关键理论特点之一。
在信任构建层面，比特币的理论创新在于用算法和代码的确定性替代了对人和机构的信任。传统的金融交易依赖于银行、支付公司等可信第三方来确保交易有效和防止双重支付。而比特币的理论框架通过上述的密码学、分布式共识和公开账本，使得任何第三方介入成为不必要。网络中的任何参与者都可以独立验证任何一笔交易和整个账本的历史，这种透明的可验证性在陌生人之间建立起了无需中介的信任。这实质上是一场关于如何构建社会信任机制的理论实验。
