Công cụ tìm kiếm có các cơ chế khác nhau giúp chúng hoạt động, nhưng chúng thường liên quan đến ba chức năng: tìm kiếm trên Web, liệt kê thông tin quan trọng mà chúng tìm thấy trong chỉ mục và cung cấp kết quả truy vấn tìm kiếm dựa trên chỉ mục đó. Họ dựa vào các thuật toán và thứ hạng để đưa ra các kết quả phù hợp.
Để tìm kiếm trên Web, công cụ tìm kiếm sử dụng các chương trình tự động được gọi là trình thu thập dữ liệu. Bắt đầu với các trang web phổ biến, các trình thu thập thông tin này thu thập dữ liệu các trang Web và tìm kiếm các từ quan trọng. Họ tìm và theo các liên kết trong mỗi trang để khám phá các trang khác. Để điều khiển hành vi của những con nhện này, chủ sở hữu trang web có thể sử dụng thẻ meta để mô tả các trang của họ bằng các từ khóa cụ thể. Chủ sở hữu trang web cũng có thể thêm các giao thức loại trừ rô bốt để báo hiệu trình thu thập dữ liệu bỏ qua các trang cụ thể.
Sau khi thu thập thông tin, các con nhện gửi phát hiện của chúng trong chỉ mục của công cụ tìm kiếm. Bên cạnh việc liệt kê các từ và URL chứa những từ này, công cụ tìm kiếm có thể ấn định trọng số cho mọi mục nhập trong chỉ mục của nó. Trọng số của mục nhập xác định tần suất từ đó được sử dụng trên một trang và ảnh hưởng đến giá trị của mục nhập trong chỉ mục. Các thuật toán cũng được sử dụng để xác định thứ hạng của các mục trong chỉ mục. Ví dụ: thuật toán Xếp hạng trang của Google coi trọng các trang thường được các trang khác liên kết đến.
Khi người dùng gửi một truy vấn, công cụ tìm kiếm sẽ trả về kết quả mà nó cho là có liên quan nhất. Người dùng có thể tinh chỉnh thêm kết quả thông qua toán tử Boolean.
