比特币采用了基于国际互联网（Internet）的 P2P（peer-to-peer）网络架构。P2P 是指位于同一网络中的每台计算机都彼此对等，各个节点共同提供网络服务，不存在任何“特殊”节点。每个网络节点以“扁平（flat）”的拓扑结构相互连通。在 P2P 网络中不存在任何服务端（server）、中央化的服务、以及层级结构。P2P 网络的节点之间交互运作、协同处理：每个节点在对外提供服务的同时也使用网络中其他节点所提供的服务。P2P 网络也因此具有可靠性、去中心化，以及开放性。早期的国际互联网就是 P2P 网络架构的一个典型用例：IP 网络中的各个节点完全平等。当今的互联网架构具有分层架构，但是 IP 协议仍然保留了扁平拓扑的结构。在比特币之外，规模最大也最成功的 P2P 技术应用是在文件分享领域：Napster 是该领域的先锋，BitTorrent 是其架构的最新演变。
比特币所采用的 P2P 网络架构不仅仅是选择拓扑结构这样简单。比特币被设计为一种点对点的数字现金系统，它的网络架构既是这种核心特性的反映，也是该特性的基石。去中心化控制是设计时的核心原则，它只能通过维持一种扁平化、去中心化的 P2P 共识网络来实现。
“比特币网络”是按照比特币 P2P 协议运行的一系列节点的集合。除了比特币 P2P 协议之外，比特币网络中也包含其他协议。例如 Stratum 协议就被应用于挖矿、以及轻量级或移动端比特币钱包之中。网关（gateway）路由服务器提供这些协议，使用比特币 P2P 协议接入比特币网络，并把网络拓展到运行其他协议的各个节点。例如，Stratum 服务器通过 Stratum 协议将所有的 Stratum 挖矿节点连接至比特币主网络、并将 Stratum 协议桥接（bridge）至比特币 P2P 协议之上。我们使用“扩展比特币网络（extended bitcoin network）”指代所有包含比特币 P2P 协议、矿池挖矿协议、Stratum 协议以及其他连接比特币系统组件相关协议的整体网络结构。