比特幣的一項主要創新就是使用工作量證明來構建分布式共識。PoW提供了一個客觀的尺度，通過這個尺度，比特幣網絡的參與者可以達成共識，而無須相信網絡上的任何人。它跟PoS機制不同，PoS依賴于對共識的主觀解釋。
PoW中的W（work）涉及到尋找哈希輸出，該輸出具有最小前導零數。（哈希輸入有一些限制，例如格式化、時間戳等。）
比特幣PoW機制使用的加密哈希函數稱為SHA256。加密哈希函數的一個重要特征是它們是單向的。這意味著僅通過哈希輸出來推演哈希輸入是不可行的。它們是單向的原因很大程度上是因為哈希輸出的隨機性。
這證明是非常關鍵的，因為如果哈希功能不能產生足夠的隨機（“偽隨機”）輸出，那么，就可以從所需的輸出開始，也就是：具有特定數量的前導零的字符串，并從那里向后開始工作。這將使得“證明”最好情況下是不可靠，最壞情況下是無用。
簡單來說，典型PoW的機制所做的是（a）它提出一個問題，該問題的解存在于非常巨大的范圍內，（b）沒有捷徑，且（c）找到解的唯一方法是使用暴力計算和隨機搜索這個巨大的范圍。就像在巨大的干草堆中尋找針一樣。
由此，哈希函數的隨機性決定了證明（proof）有多強。
哈希（提供）→隨機性（支持）→工作證明
“…好的謎題給予每個礦工贏得下一道謎題的機會，而機會與他們貢獻的哈希算力總量成比例。想象一下，隨機投擲飛鏢，而標靶大小跟礦工持有的算力相對應。”——Arvind Narayanan
沒有正式的證據表明，隨機性是PoW的強制性要求。但是，從經驗上看，這似乎是正確的。還有一個簡單觀察，就是說任何問題，如果它的解是非隨機的，往往需要花費努力去驗證，而首先計算解的所耗費努力也一樣多。任何這樣的機制都會導致擴展性受限制（請記住，比特幣很難擴展）。它會不成比例地偏好最快的礦工——而稍微慢一些的礦工可能一無所得。
基于隨機性的PoW的另一個好處是它在挖礦方面是開放的，任何人都可以成為礦工，來去自由。如果他們在一個區塊找到后立即加入，或者五分鐘之后加入，都沒有關系，他們獲得下一個區塊獎勵的機會不會發生變化。
哈希怎么樣？它是獲得隨機性的唯一方法嗎？可能不是。除了哈希之外，還有其他方法來模擬隨機搜索過程，例如整數分解或離散對數。
因此，哈希很可能不是實現隨機性的唯一手段，而隨機性是創建數字PoW的必要前提。
PoW方案分兩大類：
計算限制：隨機搜索受制于處理器速度
內存限制：隨機搜索受制于內存訪問
關于一個PoW類別是否真的比其他的更好還有待觀察，（我個人認為內存限制更糟糕，但潛在機制是一樣的：在一個巨大規模的范圍內，進行概率和隨機的搜索，任何解可以被廉價驗證。）
總言之，只要人類存在，我們就會因為隨機性和不確定性而掙扎。在20世紀，現代計算和蒙特卡羅模擬發明出來，這第一次使得我們可以把隨機性為我所用。在比特幣中使用隨機性標志著另外一個漫長旅途的里程碑。簡言之，工作量證明中的“證明”是由隨機性所支持的。如果沒有隨機性或者真正良好的偽隨機性，工作量證明將無效。
如果比特幣能夠成為未來的貨幣，它將代表我們迄今為止最重要和最大規模的隨機性的應用。
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