工作量證明（Proof of Work，簡稱PoW）由
比特幣引入，可以保證惡意節點不超過51％即可達成共識，是目前
區塊鏈最經典、也是最久經考驗的共識機制。其基本流程如下：
1）當節點進行數據傳輸時，傳輸的信息不會被各節點立即儲存，而是被標記為“未確認的”存入內存池。
2）區塊鏈系統中每隔一段時間產生一個新的區塊，不同的區塊鏈協議產生的時間不同（例如比特幣區塊鏈中是10分鐘產生一個區塊）。各節點在內存池將收集所有未確認的信息，打包在新的區塊中，構造出候選區塊。由于我們上述提到的問題，對于給定的信息集合，各節點區塊中打包的信息可能不一致。
3）區塊打包信息后會設置一個“密碼謎題”，即在信息后添加一個隨機數，然后對整個信息列表（包括隨機數）使用哈希函數轉換成一個哈希值。
4）各節點需要利用所得到的哈希值計算出該隨機數。根據上文所提到的哈希函數的性質，逆向計算不可行，只能使用窮舉法，因此，要計算出這個特殊數字需要進行海量的計算，這個過程就叫做工作量證明，可以簡單理解為解“數學謎題”的過程。
5）當網絡中某個節點率先找出隨機數時，該節點會向全網廣播，其他節點進行有效性進行驗證，當51％的節點驗證通過后，則區塊會被自動鏈接到區塊鏈的后面，無法通過驗證的將重新進行計算。率先完成工作量證明的可以獲得一定的獎勵，既能激勵全網各節點進行主動存儲信息，又能避免節點存儲錯誤信息——因為驗證失敗后的收益遠遠小于其成本。
例如在比特幣區塊鏈中，區塊中包含一定量的幣基，既率先找出隨機數的節點通過驗證后，即可獲得區塊中的新幣獎勵。由于這個過程與挖金礦有相似之處，因此使用PoW機制的
數字貨幣的產生過程被稱形象地稱為“挖礦”。
PoW的意義在于增加了各節點廣播信息的成本，且該成本遠大于發布虛假信息的收益，各節點就不會有做“叛徒”的動機。因為如果節點對信息有任何的修改，就會完全改變哈希值，哈希函數雖不易逆解但容易驗證，當無法通過51％節點的驗證時，該節點必須重做工作量證明，既會花費大量成本，又會降低率先完成的概率從而降低獲得獎勵的概率。其次，由于率先算出謎題的節點是隨機的，所以我們無法得知下一個爭得記錄權的節點，各節點也無法掌控自己將獲得哪個區塊的記錄權。
以上過程通過PoW機制解決了單個區塊內信息儲存的共識問題，但不能保證系統（整個區塊鏈）的最終一致性。因為兩個不同節點同時挖出區塊（解出謎底）的情況也可能出現（由于網絡通信問題，每個節點的區塊信息可能不一致），這時區塊鏈會出現分叉，網絡各節點需要對哪條區塊鏈上的交易能夠得到確認形成共識。
整條區塊鏈的共識遵循最長鏈原則，只有最長鏈上的交易能夠得到確認，也就是包含的工作量最大的那條區塊鏈。“分叉鏈”不可持續，在下一次區塊競爭時，每個節點會選擇在某條分叉鏈上進行下一次記賬權的競爭，由于存在巨大的工作量證明，同一時間內兩個節點同時挖出區塊的概率將呈指數級下降，因此，很快就會有“最長鏈”出現，最長鏈上的交易將獲得確認，同時，較短鏈上的交易信息也會隨之釋放，重新標記為“未確認”，打包在下一個區塊中。
但PoW機制并非完美，它有以下三個缺點：
1）51％攻擊：當攻擊者掌握了全網51％的算力時，其攻擊總能成功，因為他總可以讓自己的鏈成為最長的鏈。因此，全網節點越多，抗攻擊能力越強，安全性越好。
2）高延遲：區塊出現時間的間隔不能太短，出塊時間過短意味著挖礦難度降低，會增加多個節點同時算出答案的概率，導致頻繁分叉。但出塊慢意味著確認時間長、高延遲。
3）資源浪費：計算機計算密碼謎題需要大量的算力，需要高性能的計算機設備、消耗大量電力等資源。根據dig
iconomist的評估，比特幣2018年度排放的二氧化碳達34.73百萬噸，相當于丹麥的
碳排放量；耗電量達73.12兆千瓦時，相當于奧地利的耗電量；產生電子廢物9.8克拉，相當于盧森堡產生的電子廢物。
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