Các thể lệ hướng dẫn bầu cử tổng thống được ghi trong Điều khoản II Hiến pháp Hoa Kỳ, Phần I, Đoạn III. Tu chính án 12 Hiến pháp Hoa Kỳ nói rằng mỗi đại cử tri phải bầu riêng cho tổng thống và phó tổng thống. Ngày nay, bộ máy điều hành bầu cử tổng thống do Cơ quan Quản lý Hồ sơ và Văn khố Quốc gia (National Archives and Records Administration) đảm nhiệm qua Cục Văn thư Liên bang của mình (Office of the Federal Register).

Số phiếu đại cử tri của mỗi tiểu bang là bằng tổng số Thượng nghị sĩ Hoa Kỳ (luôn luôn là hai) và số Dân biểu Hoa Kỳ của tiểu bang đó; riêng Đặc khu Columbia có ba phiếu đại cử tri mặc dù không có một đại diện nào ở Quốc hội Hoa Kỳ. Tại mỗi tiểu bang, các cử tri phổ thông bầu chọn một danh sách gồm các ứng cử viên đã được chọn sẵn cho vị trí đại cử tri tổng thống mà đại diện cho nhiều ứng viên tổng thống khác nhau. Tuy nhiên, trên lá phiếu tiểu bang được thiết kế giống như là các cử tri phổ thông đang thật sự bầu trực tiếp cho ứng cử viên tổng thống. Đa số tiểu bang dùng cách gọi là lá phiếu vắn tắt mà trong đó khi một lá phiếu bỏ cho một đảng nào (thí dụ như Dân chủ hoặc Cộng hòa) thì được xem là một lá phiếu cho toàn thể nhóm đại cử tri tổng thống thuộc đảng đó. Tại những tiểu bang này, hiếm khi ngoại lệ, một đảng sẽ chiếm hết toàn bộ số phiếu đại cử tri của tiểu bang đó (theo hình thức đa số hay tuyệt đối). Maine và Nebraska chọn đại cử tri tổng thống bằng phương pháp được gọi là Phương pháp Maine mà trong đó có thể xảy ra khả năng các cử tri phổ thông chọn ra nhiều đại cử tri tổng thống thuộc nhiều đảng chính trị khác nhau và như thế số phiếu đại cử tri của tiểu bang bị chia ra tại hai tiểu bang này.

Các đại cử tri tổng thống của mỗi tiểu bang (và Đặc khu Columbia) tụ họp lại 41 ngày sau tổng tuyển cử để bỏ phiếu đại cử tri. Lá phiếu đầu tiên của các đại cử tri là cho Tổng thống Hoa Kỳ, và rồi Phó tổng thống. Ít nhất một trong hai ứng cử viên đó phải đến từ một tiểu bang khác tiểu bang của đại cử tri. Hiếm có trường hợp một đại cử tri tổng thống không bỏ phiếu cho liên danh tranh cử tổng thống thuộc đảng của mình; những người như thế được gọi là "Đại cử tri không trung thành". Mỗi đại cử tri ký tên vào một tài liệu có tên là Chứng nhận đầu phiếu mà có nêu rõ thuộc đại cử tri tiểu bang nào (hay Đặc khu Columbia). Một bản chứng nhận gốc được gởi đến Văn phòng của Phó tổng thống theo thư bảo đảm.

Một tháng sau khi bỏ phiếu đại cử tri, Quốc hội Hoa Kỳ nhóm họp hai viện để tuyên bố người đắc cử. Nếu một ứng cử viên tổng thống nhận được 270 (cho đến năm 2009) hoặc nhiều hơn số phiếu đại cử tri tổng thống, người chủ tọa (thường là Phó tổng thống đương nhiệm) tuyên bố ứng cử viên đó là tổng thống đắc cử, và một ứng cử viên Phó tổng thống nhận 270 hay nhiều hơn số phiếu đại cử tri được tuyên bố tương tự là Phó tổng thống đắc cử.