La compagnie se spécialise dans la détection de petites sociétés jugées prometteuses et susceptibles d'être valorisées par une synergie avec ses activités.

En 2001, Google lance le service Google Catalogs.

• Deja News : Archive d'USENET créée en 1995. Achetée en février 2001 et rebaptisée Google Groups.
• Outride : spin-off du Xerox Palo Alto Research Center (PARC). Achat de propriété industrielle en septembre 2001 et incorporation dans le moteur de recherche Google.

En mai 2002 : Google lance Google Labs, le laboratoire des services et applications de la société. Le 12 juin 2002, Sergey Brin annonce officiellement à Paris l'ouverture de la filiale française. En décembre, lancement de Froogle, un service d'achat en ligne.

En février 2003 Google rachète Pyra Labs, le propriétaire de Blogger, un service de création de blogs. Google gère au quotidien 200 millions de requêtes par jour soit 56 % des requêtes mondiales. En mai, Google News est décliné en version francophone.

• Applied Semantics : Achat de cette société de publicité contextuelle en avril 2003 et usage dans le service Adwords.
• Kaltix (3 employés) : compagnie de recherche acquise en septembre 2003.

L'année 2004 marque pour Google l'apogée de sa domination en matière de recherche : 84,9% des requêtes sur le Web sont faites auprès de Google^{[citation nécessaire]}. On peut expliquer cela grâce notamment à ses partenariats avec Yahoo, AOL et CNN. En effet, ces sociétés ont signé des accords pour que Google soit le moteur de recherche de leurs sites. C'est justement en février 2004 que Yahoo se sépare de Google pour développer son propre moteur de recherche. Cette année-là Google lance Gmail et Google Desktop Search.

• Blogger (Pyra Labs) : Achat en mai 2004, reconception complète par les spécialistes de Google, devenue aujourd'hui (2005) l'un des principaux hébergeurs de blogs.
• Picasa : Créateurs d'un programme de gestion de photos à 30$ lancé en octobre 2001. Intégré à Blogger en juillet 2004. Picasa devint alors un produit gratuit incorporant le fameux bouton Google "J'ai de la chance!". Ce logiciel reste régulièrement primé par différents magazines de micro-informatique aux USA.
• Keyhole : Compagnie de cartographie fondée en 2001. Achetée en octobre 2004 dans le cadre du projet Google Maps. Réduction immédiate de son prix de 69,95 $ à 29,95 $, et intégration de ses photos satellite dans Google Maps.
• Zipdash : Compagnie de gestion de trafic acquise en 2004 et incorporée discrètement dans Google Maps. Le nom de Zipdash n'est apparu que dans le rapport annuel 2004 de Google.
• Where2 : Compagnie de cartographie australienne mentionnée également dans le rapport 2004, mais sans précisions. Probablement liée au développement de Google Maps.

En août 2005, Google rachète Android, une start-up spécialisée dans le développement d'applications de téléphonie mobile.

• Urchin : Compagnie d'analyse statistique du Web, acquise en mars 2005.
• Dodgeball (2 employés) : Compagnie d'analyse de cliques (voir Théorie des graphes) en matière de téléphonie mobile. La compagnie est venue spontanément chercher Google pour soutenir son développement financier. Liée aujourd'hui au projet Google Mobile.

En 2006, Google, tout comme les autres^{[réf. nécessaire]}moteurs de recherche, accepte de brider son moteur de recherche afin de mieux s'implanter en Chine. Ainsi à dater du 28 janvier 2006, une recherche images sur « Tiananmen » affiche dans Google.fr la célèbre photo d'un étudiant barrant la route des chars, symbole des manifestations de la place Tian'anmen, tandis que sur Google.cn les résultats affichent des portraits de familles joyeuses ou photos de monuments. Il faut toutefois noter qu'une telle censure s'applique aussi à des sites racistes, islamistes ou révisionnistes dans les versions française et allemande de Google.

Au mois de mai 2006 Google lance GWT (Google Web Toolkit) un outil qui permet de développer des applications en Ajax. Cet outil est passé en open source en décembre 2006. Il est au cœur de la stratégie web de Google.

Le 9 octobre 2006, Google rachète YouTube pour un montant de 1,65 milliard de dollars en actions, ce qui constitue la plus grosse opération d'acquisition de Google jusqu'alors^[2].

Fin novembre 2006, Google ferme Google Answers.

• dMarc Broadcasting : Firme spécialisée dans la diffusion de messages publicitaires à la radio. Achetée en janvier 2006.
• Writely : éditeur de traitement de texte, en ligne, acquis en mars 2006.
• @Last Software : société éditrice du logiciel SketchUp acquise en mars 2006.
• Neven Vision : Firme spécialisée dans le développement de logiciels de reconnaissance photographique acquise en août 2006.
• YouTube : Site web de diffusion vidéo acquise en octobre 2006 pour 1,65 milliard de dollars.
• JotSpot : Site hébergeur de wikis intelligents (comportant des pages de tableurs et d'agendas collaboratifs, etc.) pour les particuliers et les entreprises, acquis fin octobre 2006 pour un montant non encore révélé à cette date.
• iRows Tableur en ligne du type Google Spreadsheets.
• Endoxon Société de cartographie internet et de services mobile suisse. Achetée en décembre 2006.
• Adscape Media : Société canadienne spécialisée dans l'insertion de publicités dans les jeux vidéo. Achetée en mars 2007 pour 23 millions de dollars.
• Trendalyzer : logiciel de visualisation de données développé par la fondation GapMinder. Racheté en mars 2007 pour un montant non communiqué.
• DoubleClick : régie publicitaire internet. Racheté en avril 2007 pour 3,1 milliards de dollars en cash.
• FeedBurner : plateforme de gestion des flux RSS/Atom. Achetée en mai 2007 pour 100 millions de dollars.
• Panoramio : société espagnole proposant des millions de photos liées à des emplacements géographiques. Le service correspondant vient compléter Google Earth. Achetée en mai 2007.
• GrandCentral : start-up spécialisée dans la téléphonie. Rachetée en juillet 2007.
• Zingku : en septembre 2007, Plateforme de services mobiles.
• Jaiku : en octobre 2007, Service d'envoi et de réception de courts messages via le web, la messagerie instantanée d'AOL et Yahoo et les téléphones mobiles.