Устройство каждой из поисковых систем различно, но можно выделить некую общность. Как правило, поисковая система состоит из роботов (spider – паук, скачивающий содержание сайтов, crawler – робот, переходящий по ссылкам на страницах сайта, индексатор – непосредственно «оценщик» страницы, который определяет, какую именно информацию она содержит и под какой поисковый запрос пользователя подойдет). Вся полученная о сайте информация хранится в специальной базе данных и извлекается из нее в ответ на соответствующий запрос пользователя. Для обмена информацией между пользователем и поисковой системой служит специально разработанный веб-интерфейс (сайт поисковой системы).
Порядок выдачи сайтов по тому или иному запросу определяется алгоритмом ранжирования поисковой системы. Основными факторами, влияющими на ранжирование (оценку) сайтов поисковыми машинами, является контент (как правило, ценится уникальный, не слишком перенасыщенный ключевыми словами), ссылочная популярность, внутренняя структура и удобство сайта, перелинковка страниц и многое другое.
Алгоритмы поисковых систем постоянно обновляются, как и механизмы действия поисковых роботов. Все эти нововведения направлены на то, чтобы сделать поисковую выдачу как можно более релевантной - адекватной запросам пользователя. Метапоисковые системы не располагают собственным алгоритмом поиска и поисковыми машинами, они лишь адресуют запрос к базам наиболее авторитетных поисковых систем и показывают пользователю результаты их поисковой выдачи.