以太坊整体基于分层式可编程公链底层技术搭建，核心由权益证明共识机制、以太坊虚拟机EVM、智能合约、默克尔帕特里夏树数据存储、账户余额模型、密码学哈希体系六大核心技术共同支撑，所有应用、转账、去中心化金融交互都依托这套完整技术框架运行。
以太坊最基础的底层载体是分布式区块链账本，搭配Keccak-256密码学哈希函数构建链式不可篡改结构，同时采用改良版默克尔帕特里夏树存储全网所有账户状态、合约数据与交易记录。不同于比特币平铺式交易存储，这套树形结构能以极低成本完成数据验证，任意账户余额、合约存储数据改动都会变更唯一状态根哈希，全网节点可快速校验数据真伪，轻节点无需同步完整区块数据也能完成交易证明。账户体系抛弃比特币UTXO模型，改用更适配智能合约的余额账户模型，分为用户私钥管控的外部账户、代码自主运行的合约账户两类，两类账户互通交互，支撑NFT、借贷、去中心化交易所等复杂链上业务落地。
以太坊区别于早期加密货币的核心创新技术是以太坊虚拟机EVM与配套智能合约体系，EVM是全网统一的沙盒执行环境，属于堆栈式图灵完备虚拟机，能统一运行Solidity、Vyper等语言编译后的字节码，全球所有节点执行同一段代码会输出完全一致结果，规避计算分歧。为杜绝无限循环、恶意消耗节点算力，系统配套Gas计费机制，每一步运算、存储、转账操作都会消耗对应Gas，简单ETH转账固定消耗21000单位Gas，复杂DeFi交互操作消耗量会大幅提升，Gas价格随网络拥堵程度动态浮动。智能合约依托EVM实现链上自动履约，代码部署后无法篡改，满足预设条件时自动执行资产划转、清算、分润等逻辑，当下链上上亿份合约覆盖衍生品、数字藏品、链上游戏全赛道。
网络安全与区块生成依靠权益证明PoS共识机制，2022年以太坊完成合并后彻底淘汰工作量证明，参与者质押32枚ETH即可成为网络验证者，系统通过随机算法挑选验证者打包新区块，其余验证者负责校验区块有效性并投票确认。整套机制内置奖惩规则，诚实完成区块验证、在线值守的验证者会获得ETH质押奖励，恶意提交虚假区块、离线不作为则会被扣除质押资产，依靠经济约束保障全网数据统一。网络按照12秒一个时隙、32个时隙组成一个纪元的固定周期运行，区块经过超三分之二质押资产投票确认后达成最终确定性，交易不可逆，大幅降低双花、区块分叉风险。
整套技术体系配套点对点分布式节点网络，全网普通节点、归档节点、轻节点协同同步区块数据，无中心化服务器管控，任何人无需许可即可接入网络发起交易、部署合约。底层技术具备高度可拓展性，后续Verkle树升级、二层扩容方案均基于这套核心底层迭代，二层网络仅将最终状态提交以太坊主网，依靠主网共识保障资产安全，极大降低链上交互手续费，也进一步拓宽以太坊技术的应用边界，成为Web3各类去中心化应用的通用底层基础设施。
