比特幣採用了基於網際網路（Internet）的 P2P（peer-to-peer）網絡架構。P2P 是指位於同一網絡中的每台計算機都彼此對等，各個節點共同提供網絡服務，不存在任何「特殊」節點。每個網絡節點以「扁平（flat）」的拓撲結構相互連接。在 P2P 網絡中不存在任何伺服器（server）、中央化的服務，以及層級結構。P2P 網絡的節點之間交互運作、協同處理：每個節點在對外提供服務的同時也使用網絡中其他節點所提供的服務。P2P 網絡也因此具有可靠性、去中心化，以及開放性。早期的網際網路就是 P2P 網絡架構的一個典型用例：IP 網絡中的各個節點完全平等。當今的網際網路架構具有分層架構，但是 IP 協定仍然保留了扁平拓撲的結構。在比特幣之外，規模最大也最成功的 P2P 技術應用是在文件分享領域：Napster 是該領域的先驅，BitTorrent 是其架構的最新演變。
比特幣所採用的 P2P 網絡架構，不僅僅是選擇拓撲結構這樣簡單。比特幣被設計為一種點對點的數位現金系統，它的網絡架構既是這種核心特性的反映，也是該特性的基石。去中心化控制是設計時的核心原則，它只能透過維持一種扁平化、去中心化的 P2P 共識網絡來實現。
「比特幣網絡」是按照比特幣 P2P 協定運行的一系列節點的集合。除了比特幣 P2P 協定之外，比特幣網絡中也包含其他協定。例如 Stratum 協定就被應用於挖礦、以及輕量級或移動端比特幣錢包之中。閘道（gateway）路由伺服器提供這些協定，使用比特幣 P2P 協定接入比特幣網絡，並將網絡拓展到運行其他協定的各個節點。例如，Stratum 伺服器透過 Stratum 協定將所有的 Stratum 挖礦節點連接至比特幣主網絡、並將 Stratum 協定橋接（bridge）至比特幣 P2P 協定之上。我們使用「擴展比特幣網絡（extended bitcoin network）」指代所有包含比特幣 P2P 協定、礦池挖礦協定、Stratum 協定以及其他連接比特幣系統組件相關協定的整體網絡結構。