Khai thác (mining) xác thực các giao dịch và thêm các khối mới vào chuỗi khối bằng chứng công việc (proof-of-work). Các thợ đào cạnh tranh nhau để giải một câu đố mật mã. Người chiến thắng sẽ được tạo ra khối tiếp theo và nhận phần thưởng khối cộng với phí giao dịch. Quá trình này bảo mật mạng lưới vì việc viết lại lịch sử sẽ đòi hỏi phải làm lại tất cả công việc cho mỗi khối sau khối đang được thay đổi. Điều đó là không khả thi về mặt tính toán và kinh tế trên một chuỗi khối lớn.

Việc khai thác Bitcoin bắt đầu với CPU vào năm 2009. Sau đó là GPU, rồi FPGA, rồi ASIC. Mỗi bước tiến đều làm cho việc khai thác nhanh hơn và chuyên biệt hơn. Ngày nay, khai thác là một hoạt động công nghiệp. Các trang trại lớn vận hành hàng nghìn máy móc trong các nhà kho gần các nguồn điện thủy điện hoặc khí đốt tự nhiên giá rẻ. Phần cứng nhanh chóng trở nên lỗi thời. Một ASIC có lợi nhuận năm ngoái có thể trở nên vô giá trị năm nay nếu độ khó tăng và giá giảm. Khai thác không chỉ đơn thuần là kiếm tiền. Nó còn là về việc bảo mật sổ cái. Nếu không có thợ đào, các chuỗi bằng chứng công việc sẽ ngừng tạo ra các khối và mạng lưới sẽ ngừng hoạt động.

Sự tiến hóa của phần cứng khai thác

• CPU — Năm 2009, loại đa năng, nhanh chóng lỗi thời.
• GPU — 2010, băm nhanh hơn, vẫn đa năng
• FPGA — 2011, phần cứng lập trình được, vòng đời ngắn ngủi
• ASIC — Từ năm 2013 trở đi, chuyên dụng cho từng ứng dụng cụ thể, hiện đang chiếm ưu thế.

Khai thác tiền điện tử mang lại lợi ích cho những người có nguồn điện giá rẻ và phần cứng hiệu quả. Những người khác phải trợ cấp cho mạng lưới thông qua chi phí cao hơn.