Het idee achter de werking van bitcoin is te lezen in een document van Satoshi Nakamoto.[4] Een bitcoinbedrag kan naar een ander persoon worden verzonden via het internet. Bij de beveiliging van een bitcoinbedrag gaat het er (zoals ook bij veel andere data) enerzijds om dat de code ervan niet in verkeerde handen komt (een crimineel die het snel kan gebruiken, zodat de eigenaar dat niet meer kan), en anderzijds dat de code niet verloren gaat bij technische storingen, brand, per ongeluk weggooien, e.d. (zodat niemand het bedrag meer kan gebruiken). Bij het eerste helpt offline bewaren (wat ook kan als een code op papier), bij het tweede het maken van back-ups.
De blockchain bevat een logboek van alle transacties (een paar duizend per blok). De blockchain is openbaar en wordt verspreid over knooppunten van een peer-to-peer-netwerk (consensusnetwerk) waar in principe iedereen aan kan deelnemen, om hem bij te houden, en maakt gebruik van cryptohashing om te voorzien in de nodige beveiliging, opdat bitcoins alleen kunnen worden uitgegeven door de persoon die er eigenaar van is, en nooit meer dan één keer uitgegeven kunnen worden door die eigenaar.
De peer-to-peertopologie van bitcoin en het ontbreken van centrale administratie maakt het praktisch onmogelijk voor een overheid, of ieder ander, om monetaire inflatie te induceren: in tegenstelling tot bij papieren valuta is de groei van de geldhoeveelheid voorspelbaar en gelimiteerd. Doordat transacties via bitcoin niet worden gecontroleerd door centrale partijen als overheden en banken, wordt het systeem graag gebruikt door criminelen.[5] Midden 2013 is vastgesteld dat mensen die bitcoins gebruiken voor criminele activiteiten vaak relatief eenvoudig te traceren zijn.[bron?] Dat blijkt uit onderzoek door de Universiteit van Californië in San Diego. Geld witwassen met de digitale valuta is dus niet zo eenvoudig als lang werd gedacht. Door de informatie in de blockchain zijn bitcointransacties weliswaar niet zo transparant als creditcardgegevens (voor autoriteiten die die kunnen opvragen), maar volgens de onderzoekers niet zo anoniem als contant geld.
In 2013 werden in Canada de eerste bitcoinpinautomaten geplaatst, waar gebruikers tegen betaling van Canadese dollars bitcoins in hun elektronische portemonnee kunnen verkrijgen. De pinautomaten leveren een QR-code die door de gebruikers kan worden gescand en omgeruild kan worden tegen hetzij bitcoins, hetzij Canadese dollars.[6]