Im Kern ist die EVM eine stapelbasierte Zustandsmaschine: Jeder Full Node führt seine eigene Kopie aus, und jeder muss aus demselben Ausgangszustand und denselben Transaktionsdaten exakt dasselbe Ergebnis berechnen. Dieser Determinismus ermöglicht es einem dezentralen Netzwerk unabhängiger Computer, sich ohne zentrale Instanz auf Kontostände und Vertragsdaten zu einigen.
Smart Contracts werden als Bytecode bereitgestellt, eine Folge einfacher Befehle, sogenannter Opcodes, die die EVM nacheinander liest und ausführt. Höhere Sprachen wie Solidity gibt es genau deshalb, damit Entwickler nicht von Hand Opcodes schreiben müssen; ein Compiler übersetzt die Vertragslogik in Bytecode, bevor sie on-chain veröffentlicht wird. Jede Operation, vom Addieren zweier Zahlen bis zum Schreiben eines Wertes in den dauerhaften Speicher, kostet Gas, bezahlt in ETH. Gas begrenzt ausufernde Berechnungen und ist der praktische Grund, warum die EVM nur "quasi" Turing-vollständig ist und keine wirklich endlosen Schleifen zulässt.
Weil die Regeln der EVM öffentlich und gut dokumentiert sind, haben andere Netzwerke sie übernommen, statt eine eigene Ausführungsumgebung zu entwickeln. Chains wie Polygon, Arbitrum, Base und BNB Smart Chain betreiben EVM-kompatible oder EVM-äquivalente Umgebungen, sodass Contracts, die für Ethereum geschrieben und getestet wurden, oft ohne oder mit nur geringen Anpassungen neu deployt werden können, und auch Wallets, Block-Explorer und Entwickler-Tools weiterverwendbar bleiben. Dieser gemeinsame Standard ist ein wesentlicher Grund, warum sich Ethereums Tooling und Entwicklerbasis weit über die eigene Basisebene hinaus erstrecken.
Der Nachteil ist, dass das Ausführungsmodell der EVM, bei dem jeder Node jede Transaktion erneut ausführen muss, den rohen Durchsatz begrenzt. Das erklärt, warum die Gas-Gebühren bei hoher Nachfrage stark ansteigen und warum ein Großteil der Skalierungsstrategie von Ethereum inzwischen über Layer-2-Rollups läuft, die die EVM-Logik übernehmen, ihre Abrechnung aber auf der Basiskette vornehmen.