Bitcoin, İnternet'e dayalı P2P (eşten eşe) ağ mimarisini kullanır, bu da aynı ağdaki her bilgisayarın eşten eşe olduğu ve her düğümün "özel" düğümler olmadan birlikte ağ hizmetleri sağladığı anlamına gelir. Her ağ düğümü, "düz" bir topolojide birbirine bağlıdır. P2P ağında sunucu, merkezi hizmet veya hiyerarşi yoktur: her düğüm, ağdaki diğer düğümlerin sağladığı hizmetleri kullanırken dış dünyaya hizmetler sağlar; P2P ağları bu nedenle güvenilir, merkezi olmayan ve açıktır. İnternet'in erken dönemleri, P2P ağ mimarisinin tipik bir kullanım örneğidir: IP ağındaki düğümler tamamen eşittir. Günümüzün İnternet mimarisi hiyerarşik bir yapıya sahiptir, ancak IP protokolü düz bir topolojiyi korur. Bitcoin dışında, P2P teknolojisinin en büyük ve en başarılı uygulaması dosya paylaşımı alanındadır: Napster bu alanda öncüdür ve BitTorrent, mimarisinin en son evrimidir.
Bitcoin tarafından kullanılan P2P ağ mimarisi, sadece bir topoloji seçimi olmaktan daha fazlasıdır. Bitcoin, eşten eşe dijital nakit sistemi olarak tasarlandı ve ağ mimarisi hem bu temel özelliğin bir yansıması hem de bu temel özelliğin temel taşıdır. Merkezi olmayan kontrol, temel bir tasarım ilkesidir ve bu ancak düz, merkezi olmayan bir P2P konsensüs ağı sürdürülerek elde edilebilir.
"Bitcoin Ağı", Bitcoin P2P protokolüne göre çalışan düğümlerin bir koleksiyonudur. Bitcoin P2P protokolüne ek olarak, Bitcoin ağı başka protokolleri de içerir. Örneğin, Stratum protokolü madencilik için ve hafif veya mobil bitcoin cüzdanları için kullanılır. Ağ geçidi yönlendirme sunucuları bu protokolleri sağlar, Bitcoin ağına erişmek için Bitcoin P2P protokolünü kullanır ve ağı diğer protokolleri çalıştıran çeşitli düğümlere genişletir. Örneğin, Stratum sunucusu, tüm Stratum madencilik düğümlerini Stratum protokolü aracılığıyla ana Bitcoin ağına bağlar ve Stratum protokolünü Bitcoin P2P protokolüne köprüler. "Genişletilmiş bitcoin ağı" terimini, Bitcoin P2P protokolü, madencilik havuzu madencilik protokolü, Stratum protokolü ve Bitcoin sistem bileşenlerini birbirine bağlamakla ilgili diğer protokolleri içeren genel ağ yapısını belirtmek için kullanıyoruz.