以太坊主要基于分布式区块链账本、以太坊虚拟机EVM、智能合约技术、权益证明PoS共识机制、MPT默克尔‑帕特里夏树存储架构以及Gas计费体系六大核心底层技术搭建而成，这套复合型技术框架也是以太坊能够从单纯转账账本升级为可编程去中心化平台的根本原因。不同于比特币仅聚焦点对点转账交易，以太坊在传统区块链分布式记账基础上，新增了图灵完备的计算能力，允许开发者在链上部署自动化程序，由此开启区块链2.0智能合约时代，如今绝大多数DeFi项目、NFT、DAO组织以及二层扩容网络，都是依托以太坊这套底层技术生态衍生而来。
以太坊虚拟机也就是EVM，是整套技术体系里最核心的执行引擎，相当于以太坊全网共用的去中心化CPU，也是以太坊实现可编程能力的关键所在。它属于沙盒隔离运行环境，部署在全网每一个节点当中，开发者使用Solidity、Vyper这类合约编程语言编写代码之后，会编译转换成EVM专属字节码，所有节点同步执行同一套指令，保证合约运算结果全网统一。EVM采用栈式架构运行，划分栈内存、临时内存、合约持久存储三大区域，每一步运算指令都会消耗Gas资源，既能够执行任意复杂的业务逻辑，又通过资源消耗机制避免恶意代码占用全网算力，保障网络稳定运行。
共识机制作为以太坊网络安全的根基，前后经历过一次重大技术迭代，早期上线阶段以太坊采用PoW工作量证明机制，依靠矿工算力竞争打包区块，后期完成合并升级之后正式切换为PoS权益证明共识，彻底抛弃挖矿模式，能源消耗大幅降低。PoS模式下参与者质押一定数量ETH成为网络验证者，系统随机挑选验证者负责打包新区块，其余验证者负责校验区块合法性，诚实运行网络即可获得奖励，出现作恶行为则会被罚没质押资产。这套机制依托信标链协调全网验证者，实现交易最终确认，也是当前以太坊主网维持去中心化安全运行的底层保障。
以太坊在数据存储层面采用账户模型搭配MPT默克尔‑帕特里夏树的数据结构，和比特币的UTXO交易模型有着明显区别。以太坊账户分为外部钱包账户与智能合约账户两类，每一个账户的余额、合约代码、存储数据全部记录在MPT状态树之中，借助哈希加密校验，只要任意一处账户数据发生改动，整棵状态树的根哈希值就会发生变化，从技术层面实现链上数据不可篡改。与此同时以太坊依靠P2P点对点网络完成节点之间的数据广播与同步，全网节点实时同步交易池、区块数据，不需要中心化服务器调度，保障网络开放无许可访问。而Gas费用机制则充当网络资源调度工具，用户每一笔转账、合约调用都需要消耗Gas，EIP‑1559升级之后基础手续费会直接销毁，也让ETH具备了通缩属性。
