Il Block Chain (letteralmente Catena di Blocchi) è un registro pubblico e condiviso che contiene tutte le transazioni effettuate in Bitcoin.
Visto come un nuovo importante protocollo di trasmissione e memorizzazione dei dati, essendo continuamente ricondiviso da tutti i client partecipanti alla rete bitcoin rappresenta la prova di tutte le transazioni, il blockchain è in costante crescita in quanto vengono sempre aggiunti nuovi Blocks per registrare le movimentazioni.
Un Block (Blocco) è l'anello della catena, quando viene completato con l'inserimento delle informazioni relative alle transazioni recenti, viene chiuso e non è più modificabile.
Successivamente viene quindi generato e collegato alla catena un nuovo blocco, contenente un identificativo del blocco precedente, alimentando così una banca dati lineare con tutte le operazioni in ordine cronologico.
Per fare un'analogia con i processi bancari tradizionali, il blockchain è come una storia completa delle operazioni bancarie: le transazioni in bitcoin sono gestite cronologicamente come le transazioni bancarie. Mentre i Blocchi possono essere assimilati ad estratti conto di operazioni fatte in determinati spazi temporali.
Vengono chiamati Nodes (Nodi), tutti i computer che partecipano alla rete Bitcoin e che svolgono il compito di convalidare e di ricondividere il blockchain.
Ciascun Nodo utilizza un programma client che riceve automaticamente una copia integrale del blockchain con le informazioni di tutte le movimentazioni contenute, a partire dal primo blocco (Genesis Block) fino a quello completato più di recente.
Questa continua condivisione su tutti i client in rete, di fatto valida tutte le transazioni e ne diventa il database storico distribuito.
Considerando che in media viene creato un nuovo blocco ogni 10 minuti, la dimensione sempre crescente del blockchain è una delle criticità che dovranno essere gestite in futuro, potrebbero infatti nascere problemi di spazio per la memorizzazione e sincronizzazione.