Bằng cách sử dụng các Bot dò tìm và tạo chỉ mục (index) các trang Web trên Internet, xây dựng cơ sở dữ liệu tìm kiếm cho các máy chủ của mình, khi có người truy cập và thực hiện tìm kiếm, kết quả tìm kiếm sẽ được lấy ra từ đây. Google Search cũng cho phép người sử dụng khai báo trang web của họ với máy chủ của google, sau đó các máy chủ này sẽ sắp xếp thời gian để tạo chỉ mục cho các trang web được khai báo.

Để tìm kiếm, người sử dụng gõ vào ô tìm kiếm một hoặc một vài cụm từ gọi là từ khóa tìm kiếm (keywords). Dựa trên từ khóa tìm kiếm này, Google Search sẽ thực hiện tìm kiếm và hiển thị ra kết quả cho người sử dụng.

Việc sắp xếp thứ tự kết quả tìm kiếm phụ thuộc vào thứ hạng của nó theo phân cấp của Google Search nhờ tổng hợp phức tạp từ keyword, pagerank, sitemap... Kết quả tìm kiếm cũng được phân loại theo đối tượng sử dụng khác nhau, nó phụ thuộc vào vị trí địa lý (lấy theo IP truy cập của người truy cập). Ngoài ra, Google Search cũng sử dụng cookies và tính năng lưu trữ thói quen tìm kiếm của người dùng (cá nhân hóa kết quả tìm kiếm) để tạo ra kết quả tìm kiếm. Nói chung, việc sắp xếp và hiển thị kết quả của Google Search khá phức tạp và nó là bí mật công nghệ mà nhờ đó Google có thể chiếm lĩnh thị trường.