以太坊本质是一台全球共享的分布式状态机，通过区块链、权益证明共识、以太坊虚拟机、双账户模型及Gas机制协同运作，实现去中心化的交易与智能合约自动执行。
以太坊的底层是区块链结构，所有交易与账户状态被分批存储在“区块”中，每个新区块通过密码学哈希引用前一个区块，形成不可篡改的链式数据结构。网络由遍布全球的数万个节点共同维护，每个节点保存完整的区块链副本，确保数据公开透明与去中心化。自2022年合并升级后，以太坊采用权益证明（PoS）共识机制，用户质押至少32枚ETH成为验证者，网络随机选取验证者提议新区块，再由其他验证者校验投票，超三分之二通过则区块上链，作恶验证者会被罚没质押资产，以此保障全网状态一致。
以太坊采用区别于比特币的账户模型，分为外部拥有账户（EOA）和合约账户两类。外部账户由私钥控制，对应普通用户钱包，可发起转账、调用合约等交易，包含余额与交易计数器（nonce）；合约账户存储着智能合约代码与状态数据，由代码逻辑自动控制，无私钥，收到交易时触发代码执行。所有账户状态通过MerklePatricia树结构记录，每个区块头包含状态根哈希，确保全局状态可唯一验证且无法篡改。
以太坊虚拟机（EVM）是平台的核心计算引擎，为智能合约提供沙盒执行环境。开发者用Solidity等语言编写的智能合约，会编译成EVM字节码部署到链上。EVM是图灵完备的虚拟机，支持执行任意复杂逻辑，但每条指令都需消耗Gas，如基础加法操作耗3Gas，写入存储耗20000Gas。Gas是以太坊的计算资源计量单位，用户以ETH支付Gas费，设置Gas上限，耗尽则交易回滚，有效防止无限循环与资源滥用，保障网络稳定。
以太坊的交易执行流程环环相扣，用户发起转账或合约调用后，钱包用私钥签名交易并广播至P2P网络。交易先进入内存池等待打包，验证者选取交易打包成新区块，执行时EVM逐条运行指令、更新状态并扣除Gas。区块经全网验证通过后追加到链末，所有节点同步更新本地状态，交易正式确认。无论是ETH转账、DeFi借贷还是NFT铸造，所有操作都以交易形式驱动状态变更，确保代码执行结果在所有节点完全一致。
