以太坊本质上是一台由全球成千上万台计算机（节点）共同维护的世界计算机或状态机，其核心是一个基于区块链技术的分布式账本系统。这台计算机没有中心化的管理者，其状态（即所有账户的余额、智能合约的代码和数据）对网络中的每个参与者公开共享。它的运作始于一个创世状态，随后通过网络参与者们提交并达成共识的交易来驱动状态转换。每一笔交易都像是给这台计算机的一条指令，可能导致以太币的转移，或是触发智能合约中预设代码的执行。所有已验证的交易被分组打包成区块，并按照时间顺序连接成一条不断增长的链，从而形成一个不可篡改、可追溯的永久记录。以太坊的运作可以理解为在全球节点上，通过密码学和经济激励保障的共识，持续、确定性地更新一个公开状态的过程。
这台世界计算机的稳定运作依赖于两大基石：区块链数据结构与共识机制。区块链本身是一个由数据块按序连接而成的链条，每个区块都包含了一批交易及其相关信息，任何对历史记录的篡改都会导致后续所有区块的哈希值发生变化，从而被网络轻易识别。为了确保所有节点对哪个区块是合法的下一个区块达成一致，以太坊采用了共识机制。它使用类似比特币的工作量证明机制，矿工通过竞争解决复杂的数学难题来获得打包新区块的权利并获取奖励，这个过程消耗大量算力以保障网络安全。此后，以太坊完成了向权益证明机制的过渡，在这一机制下，验证者需要质押一定数量的以太币来获得提议和验证区块的资格，系统通过算法随机选择验证者，并对其恶意行为施以质押惩罚。共识机制的核心目标是让网络在无需互信节点的前提下，就全球共享状态的每一次变更达成统一，并确保交易的有效性，防止双花等攻击。
以太坊区别于简单数字货币系统的关键在于其引入了智能合约和以太坊虚拟机。智能合约并非法律合同，而是一段存储在区块链上的可编程代码，它定义了在满足特定条件时可自动执行的规则和逻辑。用户通过与合约地址进行交互（发送交易）来触发合约执行。以太坊虚拟机则是运行这些智能合约的全球性、去中心化计算引擎，它存在于以太坊网络的每一个节点中。当一笔交易调用智能合约时，所有节点上的EVM都会以相同的方式执行合约代码，确保输出结果的一致性。这种设计使得开发者能够构建复杂的去中心化应用程序，从自动化的金融协议到独一无二的数字资产发行平台，所有业务逻辑均由代码强制执行，无需依赖中介机构，从而实现了可编程的价值与信任。
维持这套复杂系统运转需要精密的资源计量和经济激励模型，这主要通过Gas和代币发行来实现。在EVM中执行每一个操作（如计算、存储数据）都需要消耗一定量的Gas，这相当于计算资源燃料。用户发起交易时需设定Gas价格和上限，矿工或验证者会优先处理手续费更高的交易。Gas机制有效防止了网络因无限循环或垃圾交易而陷入瘫痪。在经济激励方面，以太坊的原生资产以太币不仅用于支付Gas费用，其发行也用于奖励维护网络安全的参与者。在权益证明机制下，新发行的以太币主要奖励给诚实验证区块和提议区块的质押者。早期通过预售发行的以太币用于项目启动和生态建设，其总量虽有通过增发产生的温和通胀，但长期供应增长率趋于零，经济模型平衡网络安全激励与货币稀缺性。
它通过区块链技术保障数据的不可篡改与透明性，通过共识机制在去中心化环境中实现全局状态的一致更新，通过智能合约和EVM提供图灵完备的可编程能力，并通过Gas和ETH经济模型来合理分配资源和激励参与者。这套机制共同支撑起一个充满活力的去中心化应用生态，从金融、游戏到社交、供应链管理，不断拓展其作为世界计算机的边界。其运作逻辑的核心在于，用确定的代码规则和分布式的网络共识，取代传统的中心化信任中介，构建一个更加开放、抗审查且由用户自主掌控的数字经济基础设施。尽管面临可扩展性等挑战，但其持续的技术进化，优化这一运作体系，以承载更广泛的社会协作与价值交换。
